多相Buck变换器并联环路竞争问题的研究.pdf

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1、第45卷第7期电力电子技术2011年7月PowerElectronicsJuly2011多相Buck变换器并联环路竞争问题的研究杜炜，王聪，刘昭慧(中国矿业大学，北京100083)摘要：在交错并联结构的多相变换器中，通常采用电压控制环和电流控制环并联的结构以提高控制带宽。在控制环路并联时，各相参数的失配会造成环路的控制竞争问题，使系统无法整定运行。这里重点研究了多相Buck变换器电压环和电流环并联环路的竞争问题。并通过计算和仿真分析了竞争产生的原因和影响，提出了一种基于数字控制器的解决方案．通过对某些内部状态量幅值的限制和补偿来实现系统的稳定运行。关键词：变换器：数字

2、控制器；环路竞争中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：l0o0—100X(2011)07—0031—03ApproachestotheImpactoftheConnectionLoopCompetitioninMultiphaseBuckConverterDUWei，WANGCong．LIUZhao—hui(ChinaUniversityofMiningandTechnology，Bering100083，China)Abstract：Intheinterlacedparallelconnectionmultiphascconverters，theparalle

3、lstructureisusedforthevoltageandcurrentregulationloopstoimprovehighbandwidth．Intheparallelconnectionloop，thecompetitionproblemwhichcausedbythemisfitparameterineachphasewillleadthesystemunabletooperating．ThemuhiphaseBuckconvertercompetitionproblemofvoltageandcurrentregulationloopareresea

4、rched．Throughthereasonandtheefectofthecalculationandsimulation，asolutionwhichbasedonthedigitalcontrollerisproposed．Suchsteadystateoperationcanbereachedadaptivelyevenwiththelimitedamplitudeoftheenvironmentvariableandthecompensation．Keywords：connectionconverter；digitalcontroller；loopcompe

5、tition1引言由于单个电源模块的功率容量有限，因此在需要大容量供电时，若采用单个电源，开关管与整流管的开关应力会变得难以处理，散热问题也难以解决【1_51。由于单电源供电在实现大容量和保证(a)电压外环，电流内环结构(b)电压内环／电流外环结构高可靠性方面存在困难，人们通常选择分布式电图I电压控制环及电流控制环结构源系统(DPS)。大功率输出和DPS的应用，使得电电压环和电流环并联的两相Buck变换器如源模块并联得以迅速发展。图2所示。2竞争原因在交错并联结构的多相变换器中，每一相都需实时进行电压控制和均流控制。图1示出电压外环／电流内环结构及电压控制内环／电流外

6、环结构。在保证系统稳定的前提下，无论是哪一种内／外结构，外环的控制带宽都会受到内环的限制，从而影响外环的控制速度。为了保证两个环都有较大带宽的系统．这里采用两环并联结构。图2电压环和电流环并联的两相Buck变换器定稿日期：2010—12—31．作者简介：杜炜(1981一)，男，河南新乡人，博士研究生，每一个模块都有自己独立的电压控制环和电研究方向为高频DC／DC电源、现代电力电子技术等。流控制环。占空比d包括两部分：d=d+，由电压3l第45卷第7期电力电子技术Vo】．45．No．7PowerElectronicsJuly20112011年7月控制环根据电压差值Ue一

7、‰获得，由电流控。RI>w2，由式(3)得1>，故I<0，u~z>0。制环根据电流差值io=／~一i获得，，a垤为平均电流。在此失配情况下。电流环会增加di。同时减小电压环在稳态时，一／1,o=0；电流环在稳态时，来调节电流差，而电压环会减小同时增加，胱一=0，k=l，⋯，Ⅳ。在完全理想情况下，稳态运d以来调整电压差。故在对两个环没有任何限制行时，uo=U~，’，Ⅱ。时。系统无法工作在稳定状态。若要对，，，一种两相Buck变换器并联方法如图3所示。d进行一定限制，包括上限和下限等，该竞争会不断持续下去。一旦某个环的占空比达限制条件，则需让其所在控制环