单电感电流连续型推挽类拓扑的推衍和特性研究
1)减小电流尖峰及有效值,可以选取电流定额小的器件,降低电路损耗。
2)减小滤波元件的体积,提高系统的功率密度、母线品质(电压纹波小)和动态响应特性。3)提高系统的电磁兼容性(electromagneticcompatibility,EMC)性能。
4)有利于准确检测和反馈电流信号,提高多路并联时的均流度。
文献[11-13]介绍了一类单电感电流连续型拓扑,该类拓扑包含两个单电感和两个电容,一共4个储能元件,结构简单,但是主电路传递函数为四阶系统,并且含有右半平面零点,控制系统的设计非常复杂。由于PCU系统中蓄电池电压范围宽,负载变化范围大,并联模块数多,因此控制系统设计复杂的问题更为严重。
20世纪90年代以来,由推挽单元衍生出来的Addonsmart[14-16]和Weinberg[17-18]拓扑被广泛应用于PCU系统中。相比于文献[11-13]中的电流连续型拓扑,该类拓扑包含一个变压器,结构较复杂且采用的器件数较多,但是其优点也很明显:
1)主电路传递函数降为二阶,控制系统易于设计。
2)输入输出侧电流连续,且母线侧电流为低纹波,母线特性好。
3)输入电源通过电感与变压器相连,由于电感的绕组呈现出高阻抗,当变压器磁芯接近饱和时,电流增大引起变压器端电压下降,伏秒面积减小可防止磁芯进一步饱和,因此磁通不平衡问题并不严重。
由于PCU是一个三域调节系统,通过调节BCR、BDR以及顺序开关分流调节器(sequentialswitchingshuntregulator,S3R)的母线侧电流实现对母线的控制,因此要求BCR、BDR母线侧电流为低纹波以利于电流采样[16]。所以本文研究的目标为一侧电流是低纹波的单电感电流连续型推挽类拓扑,该拓扑为升压型拓扑,控制系统易于设计且只需在非低纹波侧加入较小滤波器即可实现较优性能。