三阶并联BUCK变换器电路网络的均流性能研究

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第4期湖南科技学院学报VO1．29NO．42008年4月JournalofHunanUniversityofScienceandEngineeringApr．2008三阶并联BUCK变换器电路网络的均流性能研究李荣罗晓曙(1．湖南科技学院电子工程与物理系，湖南永州4251O0；2．广西师范大学物理与电子工程学院．广西桂林541004)摘要：本文采用非线性分析方法，首先根据有关电路理论建立dc—dc并联电路网络的ll维分段光滑状态方程，然后应用数值求解方法研究系统状态变量的变化规律

2、与均流之间的关系，同时也研究了系统各元器件参数值变化时对均流的影响，得到了系统参数变化时均流效果的变化规律关键词：buck变换器；并联；均流中图分类号：TN710文献标识码：A文章编号：1673—2219(2008)04—0034—041引言Dc—dc并联电源系统具有大容量、高效率、高可靠性、冗余特性、模块化和成本低等优点，采用并联电源技术可以较好地解决制约电源发展的一些问题。很多并联电源要求具备输出均流功能。因为变换器并联在一起很难达到输出电流分配均匀，所以并联开关变换器模块间需要采用均流措施。它是实现大功率电源和冗余电源的关键。均

3、流对减小系统的损耗与开关应力，提高系统的可靠性和改善系统的动态特性等有着重要的影响。国内外很多学者在并联dc．dc变换器均流方面做了大量研究。文献~1-21分别提出了一种双回路dc—dc变换器实现动、静态均流的控制方案和一种利用均流线实现平均电流模式控制dc—dc的均流控制方法。文献引揭示了系统状态变量的非线性动力学行为及其对称变量幅度同步、相位同步和不同步时与均流关系，并应用滑模变结构控制方法对系统加入控制，使并联变换器的输出电流达到幅度同步来实现均流。本文采用非线性分析方法，首先根据有关电路理论建立dc—dc并联电源系统的分段光滑

4、状态方程，然后应用数值求解方法研究系统状态变量的变化规律与均流之间的关系，同时也研究了系统各元器件参数值变化时对均流的影响，得到了系统参数变化时均流效果的变化规律。2均流控制效果的研究三个并联连接的buck变换器电路网络如图1所示。该系统是一个高维的非线性系统。令1=iL1，X2=iL2，X3=iL3，X4=Uc0，X5=Ucl，X6=c2，X7=Uc3，X8=Uc4，知=Ucl2，Xl0=Uc22’XlI=Uc32'通过KCL和KVL定理可得到系统的11维分段光滑状态方程：图1三阶buck变换器并联系统结构图收稿日期：2007—12

5、—10基金项目：溯科院科通[2006]6号作者简介：李荣(1981一)，女，广西全州人，助教，研究方向为非线性电路。34维普资讯http://www.cqvip.com．一1警．鲁1警R33．一1警oCX：+cX3-RR。o4LCoX4+赢’．=一—————————一一～y4-——————————————————————Rl】RlClA5Rl1Cl^。。1l1C1．R2l+21Ui．22l+2rX6=‘‘RC2x8+—2~．R3l+31S3R3J+3rX7-。一RR3C3X7。。R3~3jC3X8+—瓦．11uref8eaC~X4。X

6、8-—R4—C41=一14-————————一Cl2ll^。Cl2Rll^。Cl2RllXlo—CR—^—CRX8。一CR(1)222l222l222l．11Uref一一X7+’{=黧==嚣在满足一定的内部参数和外部激励条件下，三个buck变换器的对称变量还可以实现幅度同步或相位同步。本文用RungeKutta法求解出(1)式中各状态变量的数值解，根据所得的X1、x2、X3的数据计算三并联变换器的输出电流的平均值1来分析系统在不同工作状态下的均流效果。输出电流的平均值定义如下：，f=，，其中i是电流的瞬时值，t=nxh，j=ln是积分

7、步数，h是积分步长，取值为h=10由。2．1三个并联buck变换器的对称变量幅度同步时的均流效果当系统内部参数匹配且外部激励信号相同时，不论系统处于周期运动还是混沌运动。三个并联buck变换器的对称变量都是幅度同步的。在系统对称变量幅度同步的情况下，计算得到的均流结果如表1所示。表1幅度同步时三并联变换器的输出平均电流(单-'d-：A)表1的结果表明，不论是周期幅度同步还是混沌幅度同步，在任意相同的时刻，三个buck变换器输出的平均电流相等即IU=ILz=IL3，系统能很好的实现均流。2．2三个并联buck变换器的对称变量相位同步时的

8、均流效果当系统的内部对称参数匹配而外部激励信号不相同时，系统的对称变量可以出现周期相位同步或混沌相位同步，系统在周期相位同步和混沌相位同步时计算得到的均流结果分别在表2中给出。表2相位同步时三并联变换器的输出平均电流(单