[發(fā)明專利]一種減小電流紋波的DC-DC電源及其控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210803571.3
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115498880A
• 公開（公告）日: 2022-12-20
• 發(fā)明（設計）人: 程光軍;喬振華;宋男威
• 申請（專利權）人: 蘇州日不落能源設備有限公司
• 主分類號: H02M3/158
• 分類號: H02M3/158;H02M1/14
• 代理公司: 蘇州大成君合知識產權代理事務所(普通合伙) 32547
• 代理人: 張印鐸

1.一種減小電流紋波的DC-DC電源，其特征在于：包括輸入直流電壓源、輸入濾波電容、輸出濾波電容、第一電感、第二電感、第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件、第四功率開關器件；

所述第一電感、第二電感的輸入端與輸入直流電壓源的正極連接，所述第一功率開關器件的第一端與第一電感的輸出端相連，所述第一功率開關器件的第二端與輸入直流電壓源的負極相連，所述第二功率開關器件的第一端與第一電感的輸出端相連，第二功率開關器件的第二端與減小電流紋波的DC-DC電源輸出端正極相連，所述第三功率開關器件的第一端與第二電感的輸出端相連，所述第三功率開關器件的第二端與輸入直流電壓源的負極相連，所述第四功率開關器件的第一端與第二電感的輸出端相連，所述第四功率開關器件第二端與減小電流紋波的DC-DC電源輸出端正極相連，所述輸入濾波電容并聯(lián)在輸入直流電壓源兩端，所述減小電流紋波的DC-DC電源的輸出端正負極之間還并聯(lián)有輸出濾波電容。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種減小電流紋波的DC-DC電源，其特征在于：所述第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件、第四功率開關器件選用MOSFET。

3.一種如權利要求1或2所述的DC-DC電源的控制方法，其特征在于：包括以下具體步驟：

步驟一、進行主電路的參數(shù)設計；

步驟二、進行初始交錯角度的計算和設計；

步驟三、擾動觀察法優(yōu)化交錯角度。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種減小電流紋波的DC-DC電源的控制方法，其特征在于：步驟一中進行主電路的參數(shù)設計，包括：

確定以下參數(shù)：輸入電壓，所需的輸出電壓，等效電阻，第一電感、第二電感的感量，輸入濾波電容的容值，輸出濾波電容的容值；

計算出第一功率開關器件、第二功率開關器件、第三功率開關器件、第四功率開關器件的電壓、電流應力，并進行選型。

5.根據(jù)權利要求3所述的一種減小電流紋波的DC-DC電源的控制方法，其特征在于：步驟二中進行初始交錯角度的計算和設計包括：

對兩路交錯并聯(lián)BOOST的電路模型進行分析，得出兩路電感電流之和；

對電感電流之和進行分析，求取使得P最小的條件。

6.根據(jù)權利要求5所述的一種減小電流紋波的DC-DC電源的控制方法，其特征在于：所述對兩路交錯并聯(lián)BOOST的電路模型進行分析時，先分析其中一路BOOST電路，假設占空比D大于0.5,i₀為一個開關周期開始時的電感電流；

當?shù)谝还β书_關器件導通，第二功率開關器件關斷時，電感電流的變化率為：

當?shù)谝还β书_關器件關斷，第二功率開關器件導通時，電感電流的變化率為：

當?shù)谝还β书_關器件導通，第二功率開關器件關斷時,電感電流的表達式為(0＜t＜DT)：

當?shù)诙β书_關器件導通，第一功率開關器件關斷時，電感電流的表達式為(DT≤t＜T)：

根據(jù)交錯并聯(lián)的原理，假設與其并聯(lián)的另外一路錯開的比例為α，對于相位交錯而言，α≤0.5，與其并聯(lián)的另外一路電感電流的表達式為：

將兩路BOOST的電感電流相加，得到輸入側的電流為一個四段的分段函數(shù)。

7.根據(jù)權利要求5所述的一種減小電流紋波的DC-DC電源的控制方法，其特征在于：對電感電流之和進行分析時，用電流之和對時間的總積分值減去其偏離直流分量對時間的積分值，以衡量紋波的大小；定義Δi為二者之差，即為紋波的積分大小；

定義紋波積分的大小占直流分量的總積分值之比例為失真率P:

應用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)條件求取使得P最小的條件，變量如下：

min P(α,D,T,i₀)

其中，另外一路錯開的比例為α，D為占空比，T為開關周期，i₀為一個開關周期開始時的電感電流。