Boost变换器并联工作特性的研究

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由于大功率负载需求和分布式电源系统的发展,对于电源模块并联技术的研究十分必要。实际中并联的各个模块,其功率等级和电路参数存在一定的差别,因此,就有可能出现一个或多个模块分担过多电流的情形,导致某个模块的热应力过大,系统的稳定性降低,更为严重,将导致负载重的模块失效。传统的解决方法是采用均流技术,在各模块间平分负载电流。国内外对并联均流技术已经做了大量的研究,主要方法有:输出阻抗法、主从设置法、平均电流法、最大电流法和外加均流控制器法等,它们提出的基本出发点是一致的,即在固定并联模块数目的条件下,根据负载需要,保证并联模块平均承担负载电流,但没有考虑效率问题,即在负载变化时,如何通过调节并联模块数和分配模块电流来提升效率。在DC/DC变换器组成的分布式电源系统中,可选择功率等级相同或不同的变换器模块,功率等级不同的模块其运行效率会不同。如果采用平均分配电流策略,则会造成有些模块工作在较低的效率,变换器的性能得不到充分发挥。因此平均分配电流策略只适合于运行特性相同或相近的并联模块。对于设计良好的电源系统,应提供比较大的负载变动范围,如果在不同负载条件下,并联模块数不变,也不利于系统运行效率的提升。本文从变换器效率特性着手,分析了特性相同和不同的模块在并联时的效率问题。本文首先分析了Boost变换器的稳态特性,依据现有的状态空间平均法模型分析了常用的变换器闭环控制技术及其稳定性,其次分析了常见并联均流技术,并做了仿真研究。接下来分析了Boost变换器的效率特性,最后分析了变换器并联运行中与效率相关的问题,设计出了提高并联系统运行效率的工作方式,仿真结果验证了理论分析的正确性。
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