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1、第18卷第3期电工技术学报2003年6月Buck三电平变换器BuckThree2LevelConverter薛雅丽李斌阮新波(南京航空航天大学210016)XueYaliLiBinRuanXinbo(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics210016China)摘要提出一种Buck三电平变换器,该变换器中开关管的电压应力为输入电压的一半,采用交错控制方式,可以大大减小输出滤波器的大小,详细分析Buck三电平变换器的工作原理,分析该变换器的输入输出特性,讨论主要参数的设计,提
2、出一种使输入分压电容电压均衡的方法,并进行实验验证。关键词:三电平变换器脉宽调制交错控制中图分类号:TM46AbstractThispaperproposesaBuckThree2Level(TL)converter,thevoltagestressoftheswitchesisthehalfoftheinputvoltage.Employinginterleavingcontrol,theoutputfiltercanbesignificantlyreduced.TheoperationprincipleoftheBuck
3、TLconverterisanalyzedindetails.Thecharacteristicsofoutput2inputoftheBuckTLconverterarederivedandthefilterparameterdesignisdiscussed.Astrategytobalancethevoltageoftheinputdividedcapacitorsisproposed.TheexperimentalresultsverifytheoperationoftheBuckTLconverter.Keywor
4、dsThree2levelconverter,pulse2width2modulation,interleavingtechnique推导其输入输出关系,讨论其输出滤波器的计算,1引言提出一种脉宽修正方法,确保两只分压电容电压均1992年Pinheiro提出了零电压开关三电平直衡,并进行实验验证。流变换器(Zero2Voltage2SwitchingThree2Leveldc2[1]2工作原理dcConverter,ZVSTL变换器),该变换器最大的优点是它的开关管电压应力为输入直流电压的一图1给出了BuckTL变换器的电路
5、拓扑,其半,因此非常适用于高输入电压中大功率应用场中Cd1和Cd2为两个分压电容,其容量很大且相等,合。该TL变换器实质上是一个半桥变换器,因此电压均为输入电压Vin的一半。VQ1、VQ2是两只应更准确地定义为半桥TL变换器。文献[2]从另开关管,VD1和VD2是续流二极管,Lf是滤波电一个角度提出了半桥TL变换器的推导思路,并将感,Cf是滤波电容,RLd是负载。VQ1和VQ2交该推导思路推广到所有的直流变换器中,由此提出错工作,其驱动信号相差180°相角,图2给出了不了一族TL变换器电路拓扑,包括BuckTL变换同开关模态
6、的等效电路。器。这些变换器与半桥TL变换器一样,其开关管当开关管的占空比大于015和小于015时,变电压应力为输入直流电压的一半。换器工作模式有所不同,下面分别加以分析。在分本文详细分析BuckTL变换器的工作原理,析之前,做如下假设:①所有开关管、二极管、电国家自然科学基金资助项目(50177013),台达电力电子科教发展基金资助项目。薛雅丽女,1974年生,硕士研究生,研究方向为Buck多电平变换器。李斌男,1975年生,硕士,研究方向为大功率高频软开关直2直变换器。30电工技术学报2003年6月感、电容均为理想器件;②
7、Cd1=Cd2且足够大,均分输入电压,可以看成两个电压为Vin/2的电压源;③输出电容足够大,等效为电压源Vo。图1BuckTL变换器Fig11Buckthree2levelconverter图3D>015时的主要波形Fig13ThekeywaveformofD>01521111开关模态1[t0,t1](图2a)VQ1和VQ2同时导通,AB两点间电压为输入电压Vin,VD1和VD2上的电压为Vin/2,滤波电感Lf的电流线性增加。Vin-VoiLf(t)=ILf(t0)+(t-t0)(1)Lf21112开关模态2[t1,t2
8、](图2b)t1时刻关断VQ2,VD2导通。vAB=Vin/2,VQ2和VD1上电压为Vin/2。Lf电流线性下降。Vin/2-VoiLf=ILf(t1)+(t-t1)(2)Lft2时刻开通VQ1,电路进入开关模态3。开关模态3与开关模态1相同,如图2a所示。t3时刻关断VQ1,进入开关模
