[發明專利]一種新型交錯并聯BUCK變換器及其紋波消除方法

有效

• 申請號: 202110785239.4
• 申請日: 2021-07-12
• 公開（公告）號: CN113300602B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 韓民曉;張理;范溢文
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/14
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 韓雪梅

1.一種新型交錯并聯BUCK變換器，其特征在于，包括：2n+2個絕緣柵雙極型晶體管IGBT、n+1個電感器以及兩個電容器；n為自然數；

所述2n+2個IGBT為S_S1、S_S2、S_P1、S_P2、S_P3、S_P4、… 、S_P(2n-1)、S_P(2n)；所述n+1個電感器為L_S、L_P1、L_P2、… 、L_Pn；所述兩個電容器為電容器C_S以及電容器C_P；

S_S1、S_S2、L_S構成第一個BUCK電路，所述第一個BUCK電路為第一相橋臂；S_P1、S_P2、L_P1構成第二個BUCK電路，所述第二個BUCK電路為第二相橋臂；S_P3、S_P4、L_P2構成第三個BUCK電路，所述第三個BUCK電路為第三相橋臂；以此類推，S_P(2n-1)、S_P(2n)、L_Pn構成第n+1個BUCK電路，所述第n+1個BUCK電路為第n+1相橋臂；其中，所述第二相橋臂到所述第n+1相橋臂并聯，并聯后的橋臂直接與所述電容器C_P并聯連接，所述電容器C_S串聯在所述第一相橋臂的電感器L_S和所述電容器C_P之間；所述第一相橋臂作為輸出紋波補償橋臂，所述第二相橋臂到所述第n+1相橋臂均作為功率橋臂，用于功率傳輸；

所述功率橋臂以具有相同的占空比D_P和開斷頻率f_P的PWM控制信號進行開斷，所述功率橋臂之間引入360/N的相對相移；N為所述功率橋臂的數量；

所述輸出紋波補償橋臂的開斷頻率f_S為所述開斷頻率f_P的N倍，所述輸出紋波補償橋臂的占空比D_S為其中D_P＝0.3。

2.一種新型交錯并聯BUCK變換器的紋波消除方法，其特征在于，所述紋波消除方法應用于權利要求1所述的新型交錯并聯BUCK變換器，所述紋波消除方法包括：

將功率橋臂以具有相同的占空比和開斷頻率的PWM控制信號進行開斷，并獲取所述功率橋臂的數量；

根據所述功率橋臂的數量確定所述功率橋臂之間的相對相移、輸出紋波補償橋臂的PWM控制信號的開斷頻率以及占空比；

獲取每相所述功率橋臂上的直流電流，并根據每相所述功率橋臂上的直流電流確定所有功率橋臂的總電流；

根據所述相對相移確定所述總電流的三角形紋波；

根據所述輸出紋波補償橋臂的PWM控制信號的開斷頻率以及占空比確定所述輸出紋波補償橋臂上直流電流的三角形紋波；所述輸出紋波補償橋臂上直流電流的三角形紋波的頻率幅值與所述總電流的三角形紋波的頻率幅值相同；所述輸出紋波補償橋臂上直流電流的三角形紋波的波形與所述總電流的三角形紋波的波形互補；

疊加所述輸出紋波補償橋臂上直流電流的三角形紋波以及所述總電流的三角形紋波，輸出電流紋波為0的直流電流；

所述功率橋臂之間相對相移為360/N；N為所述功率橋臂的數量；

所述輸出紋波補償橋臂的開斷頻率f_S為開斷頻率f_P的N倍，所述輸出紋波補償橋臂的占空比D_S為其中D_P＝0.3。

3.根據權利要求2所述的新型交錯并聯BUCK變換器的紋波消除方法，其特征在于，每相所述功率橋臂內的絕緣柵雙極型晶體管IGBT的PWM控制信號互補導通；所有的功率橋臂均處于連續導通模式。

4.根據權利要求2所述的新型交錯并聯BUCK變換器的紋波消除方法，其特征在于，所述輸出紋波補償橋臂內的IGBT的PWM控制信號互補導通。

5.根據權利要求2所述的新型交錯并聯BUCK變換器的紋波消除方法，其特征在于，所述總電流的三角形紋波的紋波幅值為每相所述功率橋臂上直流電流的三角形紋波的紋波幅值的N分之一，所述總電流的三角形紋波的紋波頻率為每相所述功率橋臂上直流電流的三角形紋波的紋波頻率的N倍；N為所述功率橋臂的數量。