[發(fā)明專利]一種自動均流的高自由度DC/DC變換器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710392053.6
• 申請日: 2017-05-27
• 公開（公告）號: CN106992676B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發(fā)明（設計）人: 邾玢鑫;劉崧;黃悅華
• 申請（專利權）人: 三峽大學
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 宜昌市三峽專利事務所 42103
• 代理人: 吳思高

1.一種自動均流的高自由度DC/DC變換器的均流方法，其特征在于：該方法包括一種自動均流的高自由度DC/DC變換器，所述變換器包含m個輸入相數，n個增益單元，m個功率開關S₁、S₂...S_m，m個電感L₁、L₂...L_m，m·n個電容C_o、C₁₁、C₂₁、C₃₁...C_mn，m·n個二極管D_o、D₁₁、D₂₁、D₃₁...D_mn；

m輸入相數中，

第一相中第一電感L₁的輸入端接電源的正極，輸出端接電容C_1(n-1)的一端，在第一電感L₁和電容C_1(n-1)的結點和輸入電源的負極之間接第一功率開關S₁，第一功率開關S₁源極接輸入電源的負極，第一功率開關S₁漏極與第一電感L₁和電容C_1(n-1)的結點相連；

第二相中第二電感L₂的輸入端接電源的正極，輸出端接電容C_2n的一端，在第二電感L₂和電容C_2n的結點和輸入電源的負極之間接第二功率開關S₂，第二功率開關S₂源極接輸入電源的負極，第二功率開關S₂漏極與第二電感L₂和電容C_2n的結點相連；

以此類推到第m相:

第m相中第m電感L_m的輸入端接電源的正極，輸出端接電容C_mn的一端，在第m電感L_m和電容C_mn的結點和輸入電源的負極之間接第m功率開關S_m，第m功率開關S_m源極接輸入電源的負極，第m功率開關S_m漏極與第m電感L_m和電容C_mn的結點相連；

n增益單元中，

增益單元n中，第一電感L₁輸出端接電容C_1(n-1)的一端，第二電感L₂輸出端接電容C_2n的一端，以此類推到第m電感L_m輸出端接電容C_mn的一端；二極管D_2n的陰極連電容C_2n的另一端，陽極連電容C_1(n-1)的一端；二極管D_3n的陰極連電容C_3n的另一端，陽極連電容C_2n的另一端,以此類推到二極管D_mn的陰極連電容C_mn的另一端，陽極連電容C_(m-1)n的另一端；

增益單元n-1中，第一電感L₁輸出端接電容C_1(n-1)的一端，電容C_2n的另一端接電容C_2(n-1)的一端，以此類推到的C_mn另一端接電容C_m(n-1)的一端；二極管D_1(n-1)的陰極連電容C_1(n-1)的另一端，陽極連電容C_mn的另一端；二極管D_2(n-1)的陰極連電容C_2(n-1)的另一端，陽極連電容C_1(n-1)的另一端,以此類推到二極管D_m(n-1)的陰極連電容C_m(n-1)的另一端，陽極連電容C_(m-1)(n-1)的另一端；

以此類推到增益單元1：

增益單元1中，電容C₁₂的另一端接電容C₁₁的一端，電容C₂₂的另一端接電容C₂₁的一端，以此類推到C_m2的另一端接電容C_m1的一端；二極管D₁₁的陰極連電容C₁₁的另一端，陽極連電容C_m2的另一端；二極管D₂₁的陰極連電容C₂₁的另一端，陽極連電容C₁₁的另一端,以此類推到二極管D_m1的陰極連電容C_m1的另一端，陽極連電容C_(m-1)1的另一端；

最后在電容C_m1的另一端引出二極管D₀的陽極，二極管D₀的陰極與電容C₀和負載R_L的一端相連，電容C₀和負載R_L的另一端與輸入電源的負極相連；

當m＝4，n＝2時，所述DC/DC變換器的均流方法包括以下步驟：

(1)、功率開關均導通，此時低壓電源通過功率開關S₁、S₂、S₃、S₄分別向電感L₁、L₂、L₃、L₄充電；所有二極管均關斷；

(2)、控制器控制功率開關S₁、S₃關斷，功率開關S₂、S₄導通，此時低壓電源通過電感L₁、二極管D₂₂、開關S₂向電容C₂₂充電，通過電容C₁₁和二極管D₂₁向電容C₂₁充電，給C₁₁放電；同時低壓電源通過電感L₃、電容C₃₂、二極管D₄₂、開關S₄向電容C₄₂充電，給C₃₂放電，通過電容C₃₁和二極管D₄₁向電容C₄₁充電，給C₃₁放電；此時第二功率開關S₂和第四功率開關S₄均導通，低壓電源通過功率開關S₂、S₄向電感L₂、L₄充電；二極管D_o、D₁₁、D₃₁、D₃₂均關斷；

(3)、控制器控制功率開關S₂、S₄關斷，功率開關S₁、S₃導通，此時低壓電源通過電感L₂、電容C₂₂、二極管D₃₂、開關S₃向電容C₃₂充電，給電容C₂₂放電，通過電容C₂₁和二極管D₃₁向電容C₃₁充電，給C₂₁放電；同時低壓電源通過電感L₄、電容C₄₂、二極管D₁₁、開關S₁向電容C₁₁充電，給C₄₂放電，通過電容C₄₁和二極管D_o，給C₄₁放電，向電容C_o充電同時向負載R_L供電；此時第一功率開關S₁和第三功率開關S₃均導通，低壓電源通過功率開關S₁、S₃向電感L₁、L₃充電；二極管D₂₁、D₄₁、D₂₂、D₄₂均關斷；

通過上述工作狀態(tài)，由電容C₄₂、C₃₂、C₂₂的安秒平衡易得：

由上式可得：

I_L1＝I_L2＝I_L3＝I_L4；

其中，I_L1、I_L2、I_L3、I_L4分別表示流過電感L₁、L₂、L₃、L₄上的電流平均值；

通過上述分析，可以看出該變換器實現了自動均流，且180°相移的并聯交錯控制方式通過四個輸入電感分擔輸入電流。