[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

本發明涉及一種新型交錯并聯BUCK變換器及其紋波消除方法。該變換器包括：2n+2個IGBT、n+1個電感器以及兩個電容器；n為自然數；兩個IGBT與一個電感構成一相橋臂，該變換器共具有n+1相橋臂；其中，第二相橋臂到第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，電容器C_S串聯在第一相橋臂的電感器L_S和電容器C_P之間；第一相橋臂作為輸出紋波補償橋臂，第二相橋臂到第n+1相橋臂均作為功率橋臂，用于功率傳輸。本發明能夠降低交錯并聯BUCK變換器的開關損耗、成本以及體積。

技術領域

本發明涉及電源設計領域，特別是涉及一種新型交錯并聯BUCK變換器及其紋波消除方法。

背景技術

在一些特殊的應用場景中，需要變換器輸出小電壓大電流的直流電，此外還要求輸出紋波小、能源效率高。傳統交錯并聯BUCK變換器以其獨特優勢在小電壓大電流場景中得到廣泛的應用，傳統交錯并聯BUCK變換器采用移相交錯導通的控制方式在一定程度上可以減小輸出紋波，但如果要進一步降低輸出紋波的話，只能靠提高開關頻率或者增加濾波器的電感電容值。然而，開關頻率的提高會增加變換器的開關損耗，濾波器中電感電容值的提高會增加變換器的成本和體積。

發明內容

本發明的目的是提供一種新型交錯并聯BUCK變換器及其紋波消除方法，以解決傳統的交錯并聯BUCK變換器開關損耗、成本以及體積高的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種新型交錯并聯BUCK變換器，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。

可選的，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

一種新型交錯并聯BUCK變換器的紋波消除方法，包括：