集成多端口DC-DC變換器拓?fù)溲苌c分析方法研究.pdf

1、能源危機(jī)與環(huán)境問題為社會的可持續(xù)發(fā)展帶來了嚴(yán)峻的考驗(yàn)，可再生能源的開發(fā)與利用、分布式能源技術(shù)的優(yōu)化與提升成為了社會廣泛關(guān)注的熱點(diǎn)。在分布式能源系統(tǒng)的研究中，多端口DC/DC變換器占據(jù)了重要的地位，它可以實(shí)現(xiàn)可再生能源、儲能元件和負(fù)載的混合連接，完成電能的高效轉(zhuǎn)換。同時，多端口DC/DC變換器在汽車電子、備用電源等領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。但是，現(xiàn)有的多端口DC/DC變換器存在器件數(shù)量多、交叉調(diào)整性能差、效率低等問題，使其應(yīng)用受到一定的限制

2、。本文通過對已有的多端口DC/DC變換器方案進(jìn)行綜述，分析比較了各類拓?fù)涞臉?gòu)成方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。其中，為得到N個獨(dú)立的輸出端口，傳統(tǒng)分立的雙向多端口DC/DC變換器使用2N個開關(guān)器件，傳統(tǒng)分立的單向多端口DC/DC變換器使用N個開關(guān)管與N個二極管，器件數(shù)目多、變換器成本高。然而理論上，N個端口的獨(dú)立控制僅需要N個控制自由度（如占空比、頻率等），即只需要N+1個開關(guān)管。因此，本文提出了一種使用N+1個開關(guān)器件實(shí)現(xiàn)N個獨(dú)立可控端口的變換器拓?fù)?/p>

3、衍生方法，并由此推導(dǎo)出可適應(yīng)不同應(yīng)用場合的一系列變換器拓?fù)洹?br>　　本文從傳統(tǒng)非隔離和隔離的DC/DC變換器中分別總結(jié)出非隔離模塊和隔離模塊。將傳統(tǒng)的DC/DC變換器與非隔離模塊或隔離模塊集成，得到了一系列非隔離多端口DC/DC變換器、隔離多端口DC/DC變換器以及混合多端口DC/DC變換器。多端口DC/DC變換器主要有兩種典型的連接方式，論文將其命名為拓?fù)湟缓屯負(fù)涠⒔o出了基于這兩種連接方式的拓?fù)錁?gòu)成方法。
　　隨后，論文

4、以集成雙輸出Buck變換器為例，對非隔離的多端口DC/DC變換器進(jìn)行分析。該電路由一個傳統(tǒng)的同步Buck變換器與一個同步Buck模塊集成而成，僅需三個開關(guān)管便可實(shí)現(xiàn)兩個輸出的獨(dú)立控制，同時，有一個開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)，使電路的損耗得到了進(jìn)一步的減小。論文首先詳細(xì)分析了電路的工作原理及其換流過程，同時建立了該變換器的小信號模型，分析了變換器的閉環(huán)控制特性。最后，提出了集成雙輸出Buck變換器的閉環(huán)控制設(shè)計(jì)方案，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺，對理論分析進(jìn)行

5、驗(yàn)證。此外，為了進(jìn)一步減小變換器體積、減少元件數(shù)量，論文采用磁集成的方式，將變換器的兩個電感集成到一個磁芯上。
　　緊接著，論文分別以集成雙輸出Flyback變換器和集成雙輸出Buck-Flyback變換器為例，對隔離多端口DC/DC變換器和混合多端口DC/DC變換器進(jìn)行了分析。其中，集成雙輸出Flyback變換器由不對稱Flyback變換器與一個不對稱Flyback模塊集成而成，三個開關(guān)管均實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。集成雙輸出Buck-Fl