全桥DC_DC变流器模块阻抗特性研究.pdf

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1、2007年7月电工技术学报Vol.22No.7第22卷第7期TRANSACTIONSOFCHINAELECTROTECHNICALSOCIETYJul.2007全桥DC/DC变流器模块阻抗特性研究马瑜邱苍宇张军明钱照明（浙江大学电气工程学院杭州310027）摘要模块阻抗特性的研究对于电力电子系统稳定性的判定具有重要的作用。本文详细分析了一种典型的全桥DC/DC变流器模块的输入输出阻抗特性，该模块采用电压模式控制方式，并且主要工作在CCM方式下。文中介绍和分析了系统环路增益对改善模块闭环阻抗特性的作用。实验表明

2、，文中所提出的阻抗分析流程对其他类型电源模块的阻抗特性研究，具有很好的参考价值。关键词：阻抗特性输入阻抗输出阻抗阻抗测量中图分类号：TM463ResearchonImpedanceCharacteristicsofFullBridgeDC/DCConverterModulesMaYuQiuCangyuZhangJunmingQianZhaoming（ZhejiangUniversityHangzhou310027China）AbstractTheresearchonimpedancecharacteristi

3、csofpowermodulesisveryimportantinthestabilityestimationforcascadedpowersystems.Inthispaper,theinputandoutputimpedancesofthevoltagemodecontrolledfullbridgeconverterunderCCMoperationareclearlyanalyzed.Theinfluencesoftheloopgainontheimpedancecharacteristicsare

4、discussedandpresentedinthepaper.Theexperimentalresultsshowthattheproposedresearchprocesscouldbeusedtoanalyzetheimpedancecharacteristicsofotherpowermodules.Keywords：Impedancecharacteristics,inputimpedance,outputimpedance,impedancemeasurement方式下。通过对该变流器模块小信号模

5、型的建立来1引言分析模块的阻抗特性，然后通过实际阻抗测量验证随着电力电子技术应用范围的不断扩大，标准理论上的分析，并根据测量结果针对性地改进了模化和模块化技术已经成为电力电子技术发展的必然块的闭环阻抗特性，确定了模块阻抗分析和设计的趋势[1-3]。在利用标准模块进一步组合用户所需应主要步骤和流程，对其他类型模块电源的阻抗特性用系统的过程中，必然会涉及到由模块级联、串研究，具有很好的参考价值。[4]联、并联所引起的系统稳定性问题，而这些问2全桥DC/DC变流器小信号模型题很大程度上又取决于系统中各模块的阻抗特性

6、。因此，研究模块的阻抗特性能够很好地应用全桥变流器拓扑结构如图1所示。一次侧开关于电力电子系统的稳定性判断。同时模块的阻抗管采用PWM调制方式，S1、S4同时开通关断，S2、特性也反映了其自身的工作性能，通过对模块阻抗特性的研究，可以进一步地优化设计模块的电路参数，确定模块的阻抗标准，从而确保整个系统的稳定性。本文详细分析和测量了一种典型的全桥DC/DC变流器模块的阻抗特性，该模块采用常见的光耦隔离电压模式控制方式，并且主要工作在CCM图1全桥DC/DC变流器拓扑收稿日期2007-02-29改稿日期2007-

7、06-08Fig.1ThetopologyoffullbridgeDC/DCconverter第22卷第7期马瑜等全桥DC/DC变流器模块阻抗特性研究43S3同步开通关断；S1与S3的开关时序为互补关系。到环路增益TA的表达式该全桥DC/DC变流器采用光耦隔离控制，考虑变AsGsoc()⋅vd()TsAf()=⋅[]1+KAsb⋅()（1）流器中一次侧IGBT的导通压降Vce，折算到二次侧Vm的等效导通电阻RS，二次侧整流二极管的导通压降一般的环路增益带宽内有PKfb·A(s)P，TA可以VD，等效导通电阻R

8、D及输出滤波电感和电容的寄近似表达为生参数，其小信号等效电路如图2所示。Aoc()sGsKAs⋅⋅vd()fb⋅()TsA()=（2）Vm当光耦由独立电源或辅助电源供电时，TA的表达式即为式（2）。本文在实现电压模式控制方式时采用独立电源给光耦供电，因此下面关于模块阻抗特性的研究和闭环阻抗特性优化过程都是基于这一近似处理。模块的开环和闭环阻抗表达式如下：开环输入阻抗−−122RRsLc++1⋅⋅ωo