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

1、與傳統(tǒng)Buck拓撲相比，飛跨電容型三電平Buck拓撲的電壓應力更低、輸出濾波器更小，更容易實現(xiàn)高功率密度。近年來，飛跨電容型三電平Buck拓撲得到了廣泛的關注。然而，在電路啟動前，飛跨電容需預充電至輸入電壓的一半，否則器件將面臨過壓問題。目前，僅有少數(shù)預充電方案可借鑒，且實用性不強。與此同時，各種工業(yè)應用對DC/DC變換器動態(tài)性能的要求越來越高，進一步提升變換器的動態(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、需要多種電路網絡的輔助，但這些輔助網絡功能相對獨立，僅在某一特定工況下有效，因此元件利用率較低。針對這一缺點，本文首先提出基于功能集成的無源輔助網絡，可將輸入電容預充電電路、飛跨電容預充電電路以及功率器件的RCD緩沖電路進行集成設計，使得輔助網絡中的元件可實現(xiàn)多種功能，提高了元件利用率。在此基礎上，進一步提出了基于功能集成的有源輔助網絡，解決了參數(shù)設計的耦合問題，不但保持了“功能集成”的優(yōu)點，而且能有效克服無源輔助網絡的缺點，顯著提升其

3、通用性。
　　為進一步提升飛跨電容型三電平Buck電路的動態(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)控制器的基礎上添加瞬態(tài)控制。在負載變化時，通過電感電流的快速調節(jié)，降低了輸出電壓的波動。所提出的控制策略原理簡明、實現(xiàn)簡便，與穩(wěn)態(tài)控制器相輔相成，能明顯地進一步提升三電平Buck變換器的動態(tài)性能。
　　最后，搭建了一個1.3kW的試驗樣機。實驗結果與仿真結果一致，與理論分析相符，驗證了所提出的輔助網絡和瞬態(tài)控制策略