為解決固定的電感器設(shè)計(jì)通常導(dǎo)致變換器輕載時(shí)電流紋波較大、重載時(shí)動(dòng)態(tài)性能較差的問題,文章提出了使用分段飽和電感器代替固定電感器設(shè)計(jì)寬功率范圍雙向Buck/Boost變換器,利用飽和電感的非線性特點(diǎn),使電感值跟隨負(fù)載與傳輸功率的大小而變化。在分析雙向Buck/Boost變換器工作原理的基礎(chǔ)上,討論了電感值對(duì)系統(tǒng)的影響,給出了飽和電感器的設(shè)計(jì)步驟,并通過仿真與實(shí)驗(yàn)證明了上述方法的正確性與可行性。 

【文章來源】：可再生能源. 2020,38(10)北大核心

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

圖1 雙向Buck/Boost變換器電路拓?fù)?br>

使用單個(gè)飽和電感，根據(jù)式（4）和式（5）設(shè)計(jì)變換器可以拓寬系統(tǒng)的工作范圍。但是單個(gè)飽和電感很容易進(jìn)入過飽和區(qū)，引起系統(tǒng)短路故障，而且使用單個(gè)飽和電感不易控制電感值的變化范圍。而使用多個(gè)飽和電流不同的電感器串聯(lián)可以有效解決此問題。以使用兩個(gè)電感串聯(lián)的雙段飽和電感器為例，如圖6所示，分別為飽和電感L1、飽和電感L2和等效電感L的電感值變化曲線。圖6所示方法中，L1與L2串聯(lián)，其中：L1的臨界過飽和電流小于L2的臨界過飽和電流；L1的初始電感值為L1′；L2的初始電感值為L2′。當(dāng)電感電流iL較小時(shí)，L=L1′+L2′；隨著iL的增加，L1首先進(jìn)入飽和區(qū)，其電感值按式（9）逐漸減��；當(dāng)L1進(jìn)入過飽和區(qū)時(shí)，其電感值忽略不計(jì)，L≈L2′；隨著iL的進(jìn)一步增加，L2進(jìn)入飽和區(qū)與過飽和區(qū)。設(shè)計(jì)電路的正常工作范圍，使得L2始終工作在固定電感區(qū)。因此，L的工作范圍可以被確定為L2′～L1′+L2′。實(shí)際設(shè)計(jì)雙向Buck/Boost變換器時(shí)，首先根據(jù)要求的工作范圍與式（4),(5）計(jì)算出所需的電感值變化范圍。由此計(jì)算得到L1′與L2′，并根據(jù)式（9）設(shè)計(jì)L1與L2。為了提高電感的線性度，可以設(shè)計(jì)3段及多段的飽和電感，其步驟與雙段飽和電感相似。使用此方法，可以設(shè)計(jì)等效電感值的變化范圍，解決單個(gè)飽和電感器容易進(jìn)入過飽和區(qū)引起系統(tǒng)短路以及固定電感器電感不能隨負(fù)載改變的問題；權(quán)衡電路系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能與電流紋波大小的同時(shí)，提高了變換器的工作范圍與系統(tǒng)的性能。

本文以Buck模式為例，對(duì)雙向Buck/Boost變換器的電路拓?fù)溥M(jìn)行分析。根據(jù)圖1(a）所示的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與狀態(tài)空間平均法，得到Buck模式的平均狀態(tài)空間等效電路圖，如圖2所示，其中V1′=V1·D。圖2中，變換器的PWM傳遞函數(shù)為

【參考文獻(xiàn)】：
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本文編號(hào)：3459081