低电流纹波高动态响应交错并联BOOST变换器的研究

摘要

电池放电调节器模块是电源系统中重要的组成部分之一，它的性能指标影响着整个电源系统的可靠性和稳定性。本课题提出一种磁耦合电感交错并联 Boost变换器，具有低电流纹波输入、高动态响应等优点。
　　本文分析了磁耦合电感交错并联Boost变换器的特点，以及应用交错并联技术与磁耦合技术在Boost变换器中的优势。针对蓄电池和太阳能光伏阵列系统放电调节器需要低电流纹波输入、动态响应快的特点，提出了一种磁耦合电感交错并联Boost变换器，是在传统Boost变换器的输入电感和输出滤波器电感进行耦合的基础上，引入交错并联耦合电感。起到能够减小输入电流纹波，消除 Boost变换器传递函数中的右半平面零点，提高变换器系统动态响应的作用。
　　在理论分析了磁耦合电感交错并联Boost变换器的工作原理后，依据分析结果计算选取出合适的电路参数，并利用状态空间平均法建立了小信号模型，在Matlab软件中进行仿真实验。采用平均电流型双闭环控制网络，根据先内环再外环的原则，计算出合适的补偿网络。保证了电流内环、电压外环都达到稳定，使系统具有良好的动态性能与稳态性能。
　　在Saber软件中理论仿真后，搭建功率为150 W-400 W的实物硬件平台进行测试。在实验过程中对理论设计的参数进行了优化和改良，验证主电路与控制回路的可靠性与稳定性，证明磁耦合电感交错并联Boost变换器设计方案的可行性。
　　通过仿真和实验，验证了磁耦合电感交错并联Boost变换器在选取合适的电感耦合系数与占空比后，能够有效的减小电源系统输入电流纹波、提高系统动态响应，为系统能够安全有效的运行和工作提供重要保障。

目录

第1章 绪 论

1.1 本课题的来源

1.2 研究目的和意义

1.3 国内外研究现状

1.4 本文主要研究内容

第2章 交错并联Boost变换器的研究

2.1 引言

2.2 交错并联形式

2.3 耦合电感交错并联形式

2.4 本章小结

第3章 磁耦合型变换器状态分析与参数选取

3.1 引言

3.2 磁耦合电感交错并联形式

3.3 磁性元件的设计

3.4 输出电容的选择

3.5 开关管的选择

3.6 本章小结

第4章 磁耦合型变换器控制电路的研究

4.1 引言

4.2 控制策略研究

4.3 控制环路的设计

4.4 电流采样电路的参数设计

4.5 本章小结

第5章 仿真及实验结果分析

5.1 引言

5.2 实验仿真及分析

5.3 实验波形图及分析

5.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢