低电流纹波高动态响应交错并联BOOST变换器的研究

作     者：张兴 

作者单位：哈尔滨工业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张东来

授予年度：2017年

学科分类：080801[工学-电机与电器] 0808[工学-电气工程] 08[工学] 

主      题：Boost变换器 交错并联 耦合电感 低电流纹波 高动态响应 

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。