飛跨電容型三電平Buck變換器的功能集成與動(dòng)態(tài)優(yōu)化研究.pdf

1、與傳統(tǒng)Buck拓?fù)湎啾龋w跨電容型三電平Buck拓?fù)涞碾妷簯?yīng)力更低、輸出濾波器更小，更容易實(shí)現(xiàn)高功率密度。近年來，飛跨電容型三電平Buck拓?fù)涞玫搅藦V泛的關(guān)注。然而，在電路啟動(dòng)前，飛跨電容需預(yù)充電至輸入電壓的一半，否則器件將面臨過壓?jiǎn)栴}。目前，僅有少數(shù)預(yù)充電方案可借鑒，且實(shí)用性不強(qiáng)。與此同時(shí)，各種工業(yè)應(yīng)用對(duì)DC/DC變換器動(dòng)態(tài)性能的要求越來越高，進(jìn)一步提升變換器的動(dòng)態(tài)性能具有重要意義。
　　飛跨電容型三電平Buck變換器的可靠工作

2、需要多種電路網(wǎng)絡(luò)的輔助，但這些輔助網(wǎng)絡(luò)功能相對(duì)獨(dú)立，僅在某一特定工況下有效，因此元件利用率較低。針對(duì)這一缺點(diǎn)，本文首先提出基于功能集成的無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)，可將輸入電容預(yù)充電電路、飛跨電容預(yù)充電電路以及功率器件的RCD緩沖電路進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，使得輔助網(wǎng)絡(luò)中的元件可實(shí)現(xiàn)多種功能，提高了元件利用率。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提出了基于功能集成的有源輔助網(wǎng)絡(luò)，解決了參數(shù)設(shè)計(jì)的耦合問題，不但保持了“功能集成”的優(yōu)點(diǎn)，而且能有效克服無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)的缺點(diǎn)，顯著提升其

3、通用性。
　　為進(jìn)一步提升飛跨電容型三電平Buck電路的動(dòng)態(tài)性能，本文提出了基于冗余模態(tài)的瞬態(tài)控制策略，即在穩(wěn)態(tài)控制器的基礎(chǔ)上添加瞬態(tài)控制。在負(fù)載變化時(shí)，通過電感電流的快速調(diào)節(jié)，降低了輸出電壓的波動(dòng)。所提出的控制策略原理簡(jiǎn)明、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便，與穩(wěn)態(tài)控制器相輔相成，能明顯地進(jìn)一步提升三電平Buck變換器的動(dòng)態(tài)性能。
　　最后，搭建了一個(gè)1.3kW的試驗(yàn)樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果一致，與理論分析相符，驗(yàn)證了所提出的輔助網(wǎng)絡(luò)和瞬態(tài)控制策略