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1、第18卷第3期電工技術(shù)學(xué)報(bào)2003年6月Buck三電平變換器BuckThree-LevelConverter薛雅麗李斌阮新波(南京航空航天大學(xué)210016)XueYaliLiBinRuanXinbo(NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics210016China)摘要提出一種Buck三電平變換器,該變換器中開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力為輸入電壓的一半,采用交錯(cuò)控制方式,可以大大減小輸出濾波器的大小,詳細(xì)分析Buck三電平變換器的工作原理,分析該變換器的輸入輸出特性,討論主要參數(shù)的設(shè)計(jì),提出一種使輸入分壓電容電壓均衡的方法,并進(jìn)行
2、實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。關(guān)鍵詞:三電平變換器脈寬調(diào)制交錯(cuò)控制中圖分類(lèi)號(hào):TM46AbstractThispaperproposesaBuckThree-Level(TL)converter,thevoltagestressoftheswitchesisthehalfoftheinputvoltage.Employinginterleavingcontrol,theoutputfiltercanbesignificantlyreduced.TheoperationprincipleoftheBuckTLconverterisanalyzedindetails.Thecharacte
3、risticsofoutput-inputoftheBuckTLconverterarederivedandthefilterparameterdesignisdiscussed.Astrategytobalancethevoltageoftheinputdividedcapacitorsisproposed.TheexperimentalresultsverifytheoperationoftheBuckTLconverter.KeywordsThree-levelconverter,pulse-width-modulation,interleavingtechn
4、ique推導(dǎo)其輸入輸出關(guān)系,討論其輸出濾波器的計(jì)算,1引言提出一種脈寬修正方法,確保兩只分壓電容電壓均1992年P(guān)inheiro提出了零電壓開(kāi)關(guān)三電平直衡,并進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。流變換器(Zero-Voltage-SwitchingThree-Leveldc-2工作原理[1]dcConverter,ZVSTL變換器),該變換器最大的優(yōu)點(diǎn)是它的開(kāi)關(guān)管電壓應(yīng)力為輸入直流電壓的一圖1給出了BuckTL變換器的電路拓?fù)?其半,因此非常適用于高輸入電壓中大功率應(yīng)用場(chǎng)中Cd1和Cd2為兩個(gè)分壓電容,其容量很大且相等,合。該TL變換器實(shí)質(zhì)上是一個(gè)半橋變換器,因此電壓均為輸入電壓Vin的
5、一半。VQ1、VQ2是兩只應(yīng)更準(zhǔn)確地定義為半橋TL變換器。文獻(xiàn)[2]從另開(kāi)關(guān)管,VD1和VD2是續(xù)流二極管,Lf是濾波電一個(gè)角度提出了半橋TL變換器的推導(dǎo)思路,并將感,Cf是濾波電容,RLd是負(fù)載。VQ1和VQ2交該推導(dǎo)思路推廣到所有的直流變換器中,由此提出錯(cuò)工作,其驅(qū)動(dòng)信號(hào)相差180°相角,圖2給出了不了一族TL變換器電路拓?fù)?包括BuckTL變換同開(kāi)關(guān)模態(tài)的等效電路。器。這些變換器與半橋TL變換器一樣,其開(kāi)關(guān)管當(dāng)開(kāi)關(guān)管的占空比大于0.5和小于0.5時(shí),變電壓應(yīng)力為輸入直流電壓的一半。換器工作模式有所不同,下面分別加以分析。在分本文詳細(xì)分析BuckTL變換器的工作
6、原理,析之前,做如下假設(shè):①所有開(kāi)關(guān)管、二極管、電國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(50177013),臺(tái)達(dá)電力電子科教發(fā)展基金資助項(xiàng)目。薛雅麗女,1974年生,碩士研究生,研究方向?yàn)锽uck多電平變換器。李斌男,1975年生,碩士,研究方向?yàn)榇蠊β矢哳l軟開(kāi)關(guān)直-直變換器。30電工技術(shù)學(xué)報(bào)2003年6月感、電容均為理想器件;②Cd1=Cd2且足夠大,均分輸入電壓,可以看成兩個(gè)電壓為Vin/2的電壓源;③輸出電容足夠大,等效為電壓源Vo。圖1BuckTL變換器圖3D>0.5時(shí)的主要波形Fig.1Buckthree-levelconverterFig.3Thekeywavefo
7、rmofD>0.52.1.1開(kāi)關(guān)模態(tài)1[t0,t1](圖2a)VQ1和VQ2同時(shí)導(dǎo)通,AB兩點(diǎn)間電壓為輸入電壓Vin,VD1和VD2上的電壓為Vin/2,濾波電感Lf的電流線性增加。Vin-VoiLf(t)=ILf(t0)+(t-t0)(1)Lf2.1.2開(kāi)關(guān)模態(tài)2[t1,t2](圖2b)t1時(shí)刻關(guān)斷VQ2,VD2導(dǎo)通。vAB=Vin/2,VQ2和VD1上電壓為Vin/2。Lf電流線性下降。Vin/2-VoiLf=ILf(t1)+(t-t1)(2)Lft2時(shí)刻開(kāi)通VQ1,電路進(jìn)入開(kāi)關(guān)模態(tài)3。開(kāi)關(guān)模態(tài)3與開(kāi)關(guān)模態(tài)1相同,如圖2a所示。t3時(shí)刻關(guān)斷VQ1,進(jìn)入開(kāi)關(guān)模
