宽输入电压范围DC/DC变换器研究

随着现代飞机对供电系统可靠性的要求不断提高,需要一种新型的飞机专用电源系统,而其中非常关键的是研制宽输入电压范围的DC/DC变换器电源。本文在充分考虑到系统的高效率要求,选用了两级变换的方案,前级为Boost预调节器,后级为采用磁集成技术的多相交错并联Buck变换器。 本文首先推导出了Boost变换器的传递函数在电流连续模式下存在着右半平面零点,从物理现象和控制理论两个不同的角度揭示了右半平面零点对系统稳定性影响的机理,并得出了主电路电感值是影响右半平面零点位置及系统稳定性的结论。针对Boost变换器难以稳定的特点,提出了解决方案,设计出了具有右半平面零点电路的常用补偿网络,并进行了实验验证。 接着本文讨论了多相交错并联技术。由于交错并联电路各相的不均流现象,影响了系统的可靠工作。于是借鉴主/从均流法,提出了改进的均流控制方法,取得了很好的均流效果。为了进一步减小变换器磁性元件的体积以及取得较好的动静态性能,又研究了集成磁件在交错并联电路中的应用。先后分析了正向耦合电感和反向耦合电感对电感电流及输出电流纹波的影响,以及对变换器动态性能的影响,并且推导出集成磁件的等效电路模型,给出了自感和互感与磁件气隙的关系式,为设计合适的磁件提供依据。 本文最后设计了交错并联Buck变换器的主电路参数以及均流控制环路的补偿参数,并进行了实验验证。