低纹波输出的多相交错并联Buck变换器研究

发布时间：2020-03-12 12:19

【摘要】：针对一些特定的应用场合,需要变换器能够输出低电压纹波、大功率和输出电压连续可调,而多相交错技术在这方面有一定优势。多相交错并联DC/DC变换器广泛应用于低电压大电流场合,如PC电源。多相交错技术使得变换器输出纹波低、频率高,改善了滤波网络,可以运用于实验室电源、高精度直流稳压电源等领域。这种变换器输出纹波低是通过各相电流相位交错叠加来实现的。硬件电路产生高精确的交错相角不易实现,较复杂,而通过数字控制器易产生高精度的交错相角。对多相变换器输出纹波和相间均流进行深入研究,有利于同时改善变换器的低纹波和大功率等电源性能。本文选择六相交错并联Buck电路作为主功率拓扑,各相之间共用同一个滤波电容连接到负载。针对多相交错并联变换器结构,理论分析了相参数失配导致分配负载不均的特点,并通过仿真深入研究。结合交错原理推导两相变换器输出电流纹波与相电流之间的数学表达式,并理论分析了多相变换器的输出纹波与相数及占空比的关系。详细对比分析了满足相同电压纹波要求时,稳态下电感值失配情况时需要对输出滤波电容重新设计。采用状态空间平均法对多相变换器数学建模,并以两相为例,通过频率响应分析验证建模的合理性。结合所建的两相小信号模型,设计了内环调节均流控制器,仿真和实验验证了均流效果。理论分析了同步过零技术来对相电流纹波过零的修正,能显著减缓暂态下纹波的幅值和恢复建立时间。通过仿真和开环实验对所设计的变换器参数的合理性进行了验证,并搭建了一台六相交错并联Buck变换器样机。考虑实际应用背景采用内环调节均流法对样机闭环实验,测试结果表明设计的变换器满足了相间均流和输出电压纹波低的性能。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TM46

【参考文献】

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本文编号：2586539