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单电感电流连续型推挽类拓扑的推衍和特性研究

2019-08-03 07:27:45      点击:
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4)拓扑III-A适用于Ubat变化范围较小的场合,IV-A适用于Ubat变化范围较大的场合,II-A则介于两者之间。实际应用中可以根据Ubat的范围选择拓扑结构,使其工作于合适的占空比状态。

对于BCR应用场合,由于输入电流低纹波的限制条件,仅拓扑II-B、III-B、IV-B适用作BCR。由表2可知:

1)拓扑III-B的输出电流脉动幅度最小,有利于减小滤波器体积。

2)拓扑IV-B中Q1、Q2的电压应力为所有变换器中最小,最高允许Ubat为所有变换器中最大,可见其允许蓄电池电压变化的范围最大。

5实验结果

以新拓扑II-B为例,搭建实验平台,验证理论分析结果。主电路参数设置如下:蓄电池电压Ub范围:45~65V;蓄电池充电电流ib范围:1~8A;母线电压:42V;电感L:45μH;母线电容:600μF;开关频率:100kHz;变压器匝比:1:1;MOSFET型号:FB260N;二极管型号:30CPQ150。

蓄电池电压为45V,蓄电池充电电流为1A时拓扑II-B的输入输出电流波形如图9所示。蓄电池电压Ub为65V,蓄电池充电电流ib为8A时拓扑II-B的输入输出电流波形如图10所示。图中:UGS-Q1、UGS-Q2分别为MOS管Q1、Q2的驱动信号;iin为输入电流;iout为输出电流。其中iin为低纹波电流,iout呈脉冲状,高值等于输入电流,低值等于输入电流的一半。由图可知,拓扑II-B的低纹波电流不含电流尖峰。

图11为蓄电池电压分别为45、52、58、65V时的效率曲线,在全工况下,拓扑II-B的效率均高于95%,最高可达98.1%。随着充电电流、蓄电池电压的上升,效率逐渐降低。从效率曲线上看出,拓扑II-B在全工况下均能保持较高的效率,完全能满足PCU的需求。

6结论

为探究适用于PCU系统的DC-DC变换器,本文提出了单电感电流连续型推挽类拓扑的概念,该类拓扑结构简单、易于控制,还具有电流连续型拓扑的所有优势。与普通的推挽类拓扑不同,该拓扑变压器磁通不平衡的问题并不严重,因此该类拓扑极其适用于航天领域。通过对BuckCFPPC中的推挽单元进行推导,得到I、II、III、IV4种新的推挽单元。在BuckCFPPC的基础上进行改进,生成这4类推挽单元的拓扑族,其中拓扑II-B、III-B、IV-B均为首次提出的新型拓扑。通过对输入输出关系,匝比的限制条件,输入、输出电流等特性的研究对比,可以得出以下结论: