差模零偏置微感抗降压型直流变换方法研究.pdf

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1、第45卷第12期电力电子技术Vo1．45，No．122011年l2月PowerElectronicsDecember2011差模零偏置微感抗降压型直流变换方法研究董玉刚，张承宁，孙逢春，武小花(北京理工大学，机械与车辆学院，北京100081)摘要：针对Buck变换器在实际使用中，降压电感的铁心磁通存在非零偏置及控制所造成的问题，提出了一种新颖的差模零偏置微感抗降压型直流变换方法，并将该方法应用于工程实践。该方法的关键在于使用差模电感自补偿特性实现了铁心磁通的零偏置。通过超前臂互补同步控制、滞后臂过零复合同步控制，实现了差模电感在直流斩波条件下的正常工作。关键词：变换器；差模电感；零偏置中

2、图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2011)12—0036-03ResearchonDC／DCBuckSwitchingZeroBiasConverterUsingDirential-modeLowInductanceDONGYu-gang，ZHANGCheng—ning，SUNFeng—chun，WUXiao-hua(Be@'ingInstituteofTechnology，Beo'ing100081，China)Abstract：AccordingtotheproblemsoftheBuckconverterinpracticaluse，anewDC／DC

3、Buckswitchingzerobiasconverterusingdifferential—modelowinductanceispresentedwhichisusedinprojectpractice．Thekeyofthemethodisrealizedthezerobiasoftheironcorefluxbyusingtheself—compensationfeatureofdiferential—modeinductor．Itisalsoachievesdifferential-modeinductor’SnormaloperationinDCinductancecond

4、itionsaccordingtothesynchronouscontroloftheultraforearmcomplementaryandthesynchronouscontrolofthelagarlnzerocomposite．Keywords：converter；diferential-modeinductance：zerobiasFoundationProject：SupprotedbyKeyTechnologiesandSystemsofNewHybridConstructionMachinery(863Project)(No．2009AA044401)1引言差模零偏置微感

5、抗降压型直流变换方法(以下简称微抗变换)正是针对上述问题而设计的一种全普通的Buck变换器Ⅲ(以下简称斩波器)在实新的变换方法[2]。该方法的特点是：电感量极其微际设计中存在以下几个比较棘手的问题：①斩波小：电感的单位体积下储能密度高；控制方法的鲁器中使用的降压电感(以下简称电感)，为了适应棒性强。为了能具体阐述清楚变换方法及构造数控制系统阶越响应的时间常数，及载波频率的限学模型。结合实际应用．设定负载为超级电容，使制．电感量一般较大：②斩波器中的电感属于单象用目的是为了实现超级电容充电功能。限磁通型电感，磁芯的磁路中存在气隙(或者使用空心电感)，导致电感的单位体积下储能密度低．2原理与

6、设计对外电磁辐射严重；③斩波器一般不能在开环条2．1变换方法的拓扑结构件下工作．需电流闭环控制(有些情况下还需要电差模零偏置微感抗降压型直流变换的拓扑结压闭环控制)。因此控制方法的具体实施严重依赖构如图1所示．其中IGBT为绝缘栅极晶体管。于负载特性．缺乏鲁棒性。输入以上3点反应在斩波器的实际应用中就是电电源(正1感体积和重量太大，严重影响了装置的功率密度。基金项目：新型混合动力工程机械关键技术及系统(863项目)(2009AA044401)定稿日期：2011—11一O2输入电源(负)作者简介：董玉刚(1975一)，男，河北人，工程师，研究方向为电力电子技术。图1差模零偏置微感抗降压型直

7、流变换拓扑结构36差模零偏置微感抗降压型直流变换方法研究该拓扑结构由5个高速开关器件(IGBT)(分反函数；C为超级电容的容量；L为差模电感自感；M为差别为超前臂CS、超前臂Cs：、滞后臂zs、滞后臂模电感互感；r为导通时间；To为状态1的起始时间；Uo为电压初始列向量；为上一个工作状态结束时超级电zs、复合臂FS)，3个快速二极管(肖特基二极管)容上的电压；f0为电流初始列向量。(分别为超前臂续流二极管VD。和VD、复合臂续状态2