交错并联Buck变换器本质安全的研究

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1、第45卷第7期电力电子技术Vol.45，No.72011年7月PowerElectronicsJuly2011交错并联Buck变换器本质安全的研究王蕊，杨玉岗，李娜（辽宁工程技术大学，电气控制工程学院，辽宁葫芦岛125105）摘要：为使Buck变换器以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求，提出将交错并联技术应用于Buck变换器，以两支路交错并联Buck变换器为例进行研究，在与传统Buck变换器总输出电流相同的情况下，使电路的总电流输出纹波减小，输出电压纹波减小，且支路电流为总电流的1/2，减小了开关管和续流二极管的电流应力，总输出电流纹波频率变为支路的2倍，使输出滤波电容减小，这些

2、都有利于实现本质安全。通过Matlab仿真比较本质安全的传统Buck变换器和交错并联变换器，最后证明所提方法的正确性。关键词：变换器；本质安全；交错并联技术；仿真中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000-100X（2011）07-0117-04ResearchonEssentialSafetyforInterleavingBuckConverterWANGRui，YANGYu-gang，LINa（LiaoningTechnicalUniversity，Huludao125105，China）Abstract：Inorderthatthemaxreleasedenergyoft

3、heoutputshortcircuitislessformeetingtheessentialsafetyre-quirementsintheBuckconverter，thispaperproposesthatainterleavingtechniqueisappliedintotheBuckconverter，andtakestwo-interleavingBuckconverterforexample.Inthesametotaloutputcurrent，theinterleavingBuckconvertermakesthetotaloutputcurrentripplean

4、dtheoutputvoltagerippledecrease.Thebranchcurrentishalfoftwothetotalcurrent，whichcandecreasethecurrentstressoftheswitchtubesanddiodes.Thetotalfrequenceis2timesbiggerthanthebranchone，whichcanreducetheoutputfiltercapacitance.Thesearebeneficialtothere-alizationofessentialsafety.Throughthecomparisonof

5、thetraditionalBuckconverterandtheinterleavingconverterinMatlab，theresultprovesthecorrectnessoftheproposedmethod.Keywords：converter；essentialsafety；interleavingtechnique；simulationFoundationProject：SupportedbyLiaoningNaturalScienceFoundationProgram（No.20102092）1引言大大减小输出滤波电感，从而提高动态响应速度。在同等输出条件下，交错并

6、联电路中的滤波电应用在煤矿易燃、易爆环境中的直流电源必感Li（i=1，2，3，…），及主电路MOSFET上承受的电须具有本质安全的特性，即在工况或规定的故障流比传统Buck电路小，降低了单个MOSFET的导状态下产生的电火花和热效应均不能点燃规定爆通损耗，减少了输出滤波电感值和滤波电容量。在炸混合物[1]。开关电源具有转换效率高，动态响应高频下滤波电容使用等效电阻较小的陶瓷电容，速度快，输入电压范围广，体积小，重量轻等优点，使电路输出更稳定，提高了设备效率。逐渐被本质安全电源采用[2-3]。随着电力电子的飞在此提出将两相交错并联技术应用到本质安速发展，煤矿井下大量测量设备内部需要的芯片全

7、传统Buck变换器中，能有效改善电路参数，满供电电压等级越来越低，Buck变换器能提供可靠足输出本质安全要求，对本质安全开关电源的设的电压，满足危险环境下的设计要求[4]。计具有指导意义。多相交错并联技术由n相结构相同的供电单元相互并联，相邻两个单元相位依次错开1/n个2交错并联Buck变换器的工作原理周期，交错并联之后电流纹波被大大减小，输出电在交错并联变换器的设计中，若想得到优良流的纹波频率增大为原来的n倍。此频率增加，可的纹波