[發明專利]一種兩兩陣列式磁耦合方法及最佳耦合度確定方法

在審

• 申請號: 201811331586.4
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109494977A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 王瑜瑜;葉婷;劉少軍;晁林
• 申請（專利權）人: 西安航空職業技術學院
• 主分類號: H02M3/04
• 分類號: H02M3/04;H02M3/155
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 韓玙

本發明公開了一種兩兩陣列式磁耦合方法，六通道交錯并聯DC?DC變換器的第一通道的電感、第三通道的電感耦合為第一耦合電感，將第二通道和第五通道耦合為第二耦合電感，將第三通道和第六通道耦合為第三耦合電感。本發明還公開了一種最佳耦合度計算方法，按照計算每個通道主電感耦合度、計算不同占空比下的等效電感、計算每個通道在不同占空比下的等效穩態電感和等效暫態電感和計算耦合度的步驟進行。本發明的兩兩陣列式磁耦合方法得到的電路對稱性好，而且主電感分成兩組，在輕載情況下可按照負載的變化切掉任意一組；本發明的最佳耦合度計算方法，能夠得到六通道交錯并聯DC?DC變換器中的最佳耦合度。

技術領域

本發明屬于電力電子技術領域，涉及一種兩兩陣列式磁耦合方法，具體的涉及一種六通道交錯并聯DC-DC變換器的兩兩陣列式磁耦合方法，本發明還涉及一種最佳耦合度確定方法，具體的為一種六通道交錯并聯DC-DC變換器兩兩耦合方式的最佳耦合度確定方法。

背景技術

磁集成技術在開關電源的設計和制造中得到廣泛應用，文獻《Automotive DC-DCbidirectional converter made with many interleaved buck stages》對16相和36相交錯并聯雙向DC/DC變換器的性能、電流紋波等進行了分析和對比，并實現16相與36相變換器主電感的磁集成，但并未對多相電路的等效電感進行準確計算；文獻《Investigation ofMultiphase Coupled-Inductor Buck Converters in Point-of-Load Applications》研究了兩通道和三通道雙向DC/DC變換器磁集成的實現，給出了計算等效電感的基本方法。文獻《磁集成交錯并聯雙向DC/DC變換器的設計準則》、《Research on coupled inductorsfor magnetic integration in N-phase interleaved buck converter》、《Acomprehensive analysis of coupled inductors in 4 phases interleavingbidirectional DC/DC converter》分別對兩通道、三通道和四通道交錯并聯雙向DC/DC變換器的等效電感計算方法及耦合度設計進行了詳細的分析和闡述，給出實現各通道主電感磁集成最佳耦合度的設計準則。

交錯并聯雙向DC/DC變換器耦合電感的結構主要采用整體磁芯結構和陣列式磁芯結構兩種。由于整體磁芯結構的各繞組之間是利用磁路實現磁通交鏈，從而達到相互耦合的目的，所以研究成果較多。而陣列式磁芯結構雖然可以使用現有簡單結構磁芯，并且可以利用磁路和電路的結合來實現多通道變換器電感的耦合，但對此的研究卻很少。

綜合所述，現有的針對多通道DC/DC變換器的研究大多集中在兩通道和四通道，且其耦合電感多采用發熱問題難以解決的整體結構磁心設計。由于六相DC/DC變換器有12種工作模態，分析復雜，難以控制；并且六相主電感的耦合設計難度系數極高，不僅要兼顧系統的動態性能和靜態性能指標，還要考慮經濟性，實用性，推廣性及擴展性等問題，因此目前沒有成熟的六通道交錯并聯DC-DC變換器的磁耦合方法。

發明內容

本發明的目的是提供一種兩兩陣列式磁耦合方法，適用于六通道交錯并聯DC-DC變換器中，使得其具有良好的動態響應特性。

本發明還提供了一種六通道兩兩耦合方式的最佳耦合度確定方法，能夠得到六通道交錯并聯DC-DC變換器兩兩耦合方式的最佳耦合度。

本發明所采用的技術方案是，一種磁耦合方法，將六通道交錯并聯DC-DC變換器的第一通道的電感、第三通道的電感耦合為第一耦合電感，將第二通道和第五通道耦合為第二耦合電感，將第三通道和第六通道耦合為第三耦合電感。

本發明采用的另一種技術方案是：

一種最佳耦合度的計算方法，具體按照下述步驟進行：