反激式電路拓?fù)涞腄C/DC變換器并聯(lián)輸出的均流變換器設(shè)計(jì)

　　圖1 反激式變換器

　　反激式變換器是在基本Buck-Boost變換器中插入變壓器形成的，線路組成見圖1所示。變壓器原邊繞組其實(shí)是充當(dāng)一個(gè)儲(chǔ)能電感的作用，后文將敘述到初級(jí)電感量的設(shè)計(jì)將影響到反激式變換器的工作模式。

　　電路工作的第一階段是能量存儲(chǔ)階段，此時(shí)開關(guān)管Tr導(dǎo)通，原邊繞組電流Ip的線性變化遵循式(1)。

　　(1)　

　　電路工作的第二階段是能量傳送階段，此時(shí)開關(guān)管Tr關(guān)斷，原邊電流為零，副邊整流二極管D導(dǎo)通，出現(xiàn)感生電流。并且按照功率恒定原則，副邊繞組安匝值與原邊安匝值相等。副邊繞組電流Is遵循式(2)。

　　(2)　

　　其中為副邊繞組電壓，為變壓器副邊的等效電感。

　　電路工作模式

　　(1)工作模式改變的條件

　　如圖1所示的變換器，設(shè)開關(guān)管導(dǎo)通占空比為D1，二極管導(dǎo)通占空比為D2，工作周期為Ts，按穩(wěn)態(tài)電感電流增量相等原則有：

　　(3)　

　　連續(xù)模式時(shí)，D1期間(開關(guān)管導(dǎo)通，二極管截止)存儲(chǔ)在L上的能量在D2期間(開關(guān)管截止，二極管導(dǎo)通)沒有完全放完，故有：

　　(4)　

　　不連續(xù)模式時(shí)，D1期間(開關(guān)管導(dǎo)通，二極管截止)存儲(chǔ)在L上的能量在小于D2期間(開關(guān)管截止，二極管導(dǎo)通)已完全放完，故有：

　　(5)　

　　從而可以推導(dǎo)臨界連續(xù)的條件是：

　　D1+D2=1且每周期開始時(shí)的IP=0

　　故有：

　　(6)　

　　其中，Lc為臨界連續(xù)的電感值。

　　代入式(3)有：

　　(7)　

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利用狀態(tài)空間平均法可以建立CCM模式下的反激變換器的小信號(hào)模型，如圖2所示。

　　圖2 CCM模式下的反激變換器的小信號(hào)模型

　　從中可以導(dǎo)出開環(huán)輸出阻抗為：

　　(8)　

　　其中　

　　由式(8)可以看出，對(duì)設(shè)計(jì)好的Buck-Boost變換器，其輸出阻抗僅為開關(guān)管導(dǎo)通比的函數(shù)。通過PWM控制開關(guān)管的導(dǎo)通占空比D，就可以控制變換器的開環(huán)輸出阻抗。

　　Droop法均流原理

　　分布式電源系統(tǒng)并聯(lián)使用的好處是可以實(shí)現(xiàn)電源模塊化和標(biāo)準(zhǔn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)冗余設(shè)計(jì)，提高系統(tǒng)的可靠性。但同時(shí)要求并聯(lián)的電源之間采取均流(Current-sharing)措施，以保證并聯(lián)電源模塊之間的電流應(yīng)力和熱應(yīng)力均勻分配。

　　Droop法又叫改變輸出內(nèi)阻法、斜率控制法、電壓下垂法、外特性下垂法、輸出特性斜率控制法，線路簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn);均流精度不高，適用于電壓調(diào)整率要求不高的并聯(lián)系統(tǒng)。

　　圖3 開關(guān)電源電路模型

　　圖4 開關(guān)電源的輸出曲線

　　如圖3所示的單個(gè)開關(guān)電源，它的輸出特性曲線如圖4所示，其輸出電壓Vo與負(fù)載電流Io的關(guān)系為：

　　(9)　

　　圖5 兩臺(tái)開關(guān)電源并聯(lián)的電路模型

　　當(dāng)兩臺(tái)開關(guān)電源按圖5并聯(lián)時(shí)，每個(gè)開關(guān)電源的負(fù)載電流為：

　　(10)　

　　(11)　

　　其中