流控制。另外，在实际应用中，考虑到二极管和开关管的 导通压降，导致第二电容C2与第=电容C3之间存在一定的电压差。为了减小电压差，实现 输出端中点电位的平衡，在闭环系统中加入一个电容电压平衡控制环。 阳0川。同时供电模式
[0082] 参见图1中，当第一低频开关Q1、第二低频开关Q2导通而第=低频开关Q3关断 时，第一输入源和第二输入源U 1。2同时工作，向负载提供能量，此时所述变换器电路拓 扑如图5所示，其输出电压U。和电容电压大小分别为：
[0086] 平均电感电流和平均输入电流分别为： (8) 拘)； (1的
(11) (12)
[0089] 当第一输入源Uini= 50V W及第二输入源U 1。2二80V，第一开关管Sl的占空比Dl = 0.8,第二开关管S2的占空比D2 = 0.8时，根据公式8、9和10可W得到，输出电压U。= 650V，第二电容电压&2二250V，第一电容电压与第S电容电压相等，为U" = UC3= 400V，根 据公式 11 和 12 可 W得到，Iu = 6. 5A，IL2= 6. 5A。
[0090] 同时供电模式下所述变换器的闭环控制策略如图6所示。电压电流双闭环1控制 第一单元的输入电流和输出电容电压，电压电流双闭环2控制第二单元的输入电流和输出 电容电压。 阳0川假定Uc2* = Uc3*，因此，第二电容C2和第立电容C3的电压大小相等，不需要增加 电容电压平衡控制。
[0092] 不论工作于分时供电模式还是同时供电模式，所述变换器的开关管和二极管的电 压应力相同，为Us= U D= 175V。
【主权项】
1. 一种双输入三电平交错Boost变换器，其特征在于，双输入三电平交错Boost变换 器拓扑包括第一单元、第二单元、第三单元，电阻（R)、第一低频开关（Q1)、第二低频开关 (Q2)、第三低频开关（Q3)、第一输入源（Uinl)和第二输入源（Uin2);所述第一单元包括第一 电感（L1)、第一开关管（S1)、第一二极管（D1)和第二电容（C2);所述第二单元包括第二电 感（L2)、第二开关管（S2)、第三二极管（D3)和第三电容（C3);所述第三单元包括第一电容 (C1)和第二二极管（D2); 所述第一输入源（Uinl)的正极通过导线与第一低频开关（Q1)的一端连接，第二输入源 (Uin2)的正极通过导线与第二低频开关（Q2)的一端连接，所述第一输入源（Uinl)的负极通 过导线与第二输入源（Uin2)的负极并联为K节点；所述第一低频开关（Q1)的另一端有两条 支路，第一支路通过导线与第三低频开关（Q3)的一端连接，第三低频开关（Q3)的另一端通 过导线与所述第二低频开关（Q2)的未连接的一端，第二支路通过导线与第一电感（L1)的 一端连接；所述第一电感（L1)的另外一端通过导线同时与第一开关管（S1)的集电极和第 一电容（C1)的一端连接，所述第一开关管（S1)的发射极通过导线连接至所述K节点；所 述第一电容（C1)的另一端有两条支路，第一支路为通过导线与第二二极管（D2)的阴极连 接，第二二极管（D2)的阳极通过导线与第三二极管（D3)的阴极连接，第三二极管（D3)的 阳极通过导线与第二电感（L2)的一端连接，第二电感（L2)的另一端通过导线连接至第二 低频开关（Q2)与第三低频开关（Q3)共同连接的节点；所述第三二极管（D3)的阳极同时连 接至第二开关管（S2)的集电极连接，第二开关管（S2)的发射极通过导线连接至K节点；所 述第一电容（C1)的第二支路通过导线与第一二极管（D1)的阳极连接，第一二极管（D1)的 阴极通过导线与第二电容（C2)的一端连接，第二电容（C2)的另一端通过导线与第三电容 (C3)的一端连接形成0节点，第三电容（C3)的另一端通过导线连接至K节点；所述第二电 容（C2)与第三电容（C3)连接的0节点处通过导线与第三二极管（D3)的阴极连接；第二电 容（C2)、第三电容（C3)和0节点共同形成的支路两端分别通过导线并联电阻（R)，即所述 (R)的一端连接至K节点，另一端连接至第一二极管（D1)与第二电容（C2)连接的节点。2. 采用权利要求1所述的一种双输入三电平交错Boost变换器的闭环控制策略，其特 征在于：所述变压器电路工作模式包括分时供电模式和同时供电模式；所述分时供电模式 包括第一输入源（υιη1)独立工作和第二输入源（υιη2)独立工作两种情况；所述第一输入源 (Uinl)独立工作时，第一低频开关（Q1)和第三低频开关（Q3)导通，而第二低频开关（Q2)关 断；所述第二输入源（Uin2)独立工作时，第二低频开关（Q2)和第三低频开关（Q3)导通，而 第一低频开关（Q1)关断；所述同时供电模式时，第一低频开关（Q1)和第二低频开关（Q2) 导通，而第三低频开关（Q3)关断； 1)所述分时供电模式，交错控制策略下各个开关管和二极管的开关状态，在一个开关 周期内电路有I、II、III、IV四种开关工作状态；所述变换器的工作状态I为第一开关管 (S1)、第二开关管（S2)和第二二极管（D2)处于开启的状态，且第一二极管（D1)和第三二 极管（D3)处于关闭的状态；所述变换器的工作状态II为第二二极管（D2)、第三二极管 (D3)和第一开关管（S1)处于开启的状态，且第二开关管（S2)和第一二极管（D1)处于关 闭的状态；所述变换器的工作状态III为第二开关管（S2)和第一二极管（D1)处于开启的 状态，且第二二极管（D2)、第三二极管（D3)和第一开关管（S1)处于关闭的状态；所述变换 器的工作状态IV为第一二极管（D1)和第三二极管（D3)处于开启的状态，且第一开关管 (SI)、第二开关管（S2)和第二二极管（D2)处于关闭的状态； 根据开关管的占空比D大小的不同，将所述变换器分为两种工作模式：0. 5 <D< 1和 0 <D< 0. 5 ;当0. 5彡D< 1时，所述变换器在一个开关周期内电路开关工作状态先后为 I、II、I、III;而0<D<0. 5时，所述变换器在一个开关周期内电路开关工作状态先后为 IV、II、IV、III; 在分时供电模式下，所述变换器的闭环控制策略包括电压电流双闭环2和电容电压平 衡控制环；所述电压电流双闭环2控制第二单元的输入电流和输出电容电压；所述电容电 压平衡控制环控制第二电容和第三电容之间的电压差； 2)所述同时供电模式，当第一低频开关和第二低频开关导通，而第三低频开关关断时， 第一输入源和第二输入源同时工作，向负载提供能量；同时供电模式下，所述变换器的闭环 控制策略包括电压电流双闭环1和电压电流闭环2 ;所述电压电流双闭环1控制第一单元 的输入电流和输出电容电压，所述电压电流双闭环2控制第二单元的输入电流和输出电容 电压。
【专利摘要】本发明公开了一种双输入三电平交错Boost变换器及其闭环控制策略，所述Boost变换器拓扑包括第一单元、第二单元、第三单元、电阻、第一低频开关、第二低频开关、第三低频开关、第一输入源和第二输入源；所述第一单元包括第一电感、第一开关管、第一二极管和第二电容；所述第二单元包括第二电感、第二开关管、第三二极管和第三电容；所述第三单元包括第一电容和第二二极管。所述变换器电路工作模式包括分时供电模式和同时供电模式，所述分时供电模式包括第一输入源独立工作和第二输入源独立工作。分时供电模式时，其闭环控制策略包括电压电流双闭环2和电容电压平衡控制环；同时供电模式时，其闭环控制策略包括电压电流双闭环1和电压电流双闭环2。
【IPC分类】H02M3/07, H02M1/14
【公开号】CN105406709
【申请号】CN201510764835
【发明人】陈剑飞, 侯世英, 孙韬, 冯斌, 杨祝涛, 颜文森
【申请人】重庆大学
【公开日】2016年3月16日
【申请日】2015年11月11日