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        用于提高級聯(lián)型電源系統(tǒng)穩(wěn)定性的自適應(yīng)有源電容變換器

        2012-09-16 03:45:10阮新波
        電工技術(shù)學(xué)報 2012年2期
        關(guān)鍵詞:輸出阻抗輸入阻抗級聯(lián)

        張 欣 阮新波,2

        (1. 南京航空航天大學(xué)航空電源航空科技重點實驗室 南京 210016 2. 華中科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院 武漢 430074)

        1 引言

        隨著電力電子技術(shù)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、環(huán)保等領(lǐng)域的應(yīng)用范圍日益擴大,人們要求電力電子產(chǎn)品成本低,研發(fā)周期短,能夠滿足快速變化的市場和客戶需求。然而,目前電力電子產(chǎn)品的開發(fā)大多是根據(jù)客戶的不同用途和要求進行特殊設(shè)計的,即所謂客戶定制。該方式往往開發(fā)周期長、成本高,在開發(fā)過程中進行了大量的重復(fù)性勞動,勞動效率低,因此限制了電力電子產(chǎn)品生產(chǎn)成本的進一步降低和可靠性的進一步提高。國際電力電子學(xué)界普遍認(rèn)為,解決上述問題的方法之一是電力電子系統(tǒng)集成[1-3]。

        電力電子系統(tǒng)集成可以分為三個層次。第一層次是分立的元器件級集成,包括有源器件集成和無源元件集成;第二層次是模塊級集成,它是將各種集成好的有源器件或無源元件集成起來,構(gòu)成通用性較強的標(biāo)準(zhǔn)化變換器模塊;第三層次是系統(tǒng)級集成,是將各種標(biāo)準(zhǔn)化變換器模塊集成為滿足不同需求的各種電力電子系統(tǒng)。

        級聯(lián)型系統(tǒng)是系統(tǒng)級集成中,標(biāo)準(zhǔn)化變換器模塊的一種經(jīng)典組合方式[4]。如圖 1所示,電源到負(fù)載之間引入了多級功率變換,定義前級變換器為源變換器,后級變換器為負(fù)載變換器。該結(jié)構(gòu)的優(yōu)點在于:①由于引入了中間直流母線,負(fù)載變換器可以盡可能放置在負(fù)載附近,負(fù)載電壓調(diào)節(jié)精度高,動態(tài)響應(yīng)速度快;②直流母線電壓可以適當(dāng)提高,以減小由于線路阻抗引起的分布損耗,提升系統(tǒng)總的變換效率;③級聯(lián)結(jié)構(gòu)也適用于輸入電壓寬范圍的場合。級聯(lián)型系統(tǒng)的問題在于盡管源變換器和負(fù)載變換器單獨工作是穩(wěn)定的,但兩者組成系統(tǒng)時可能不穩(wěn)定[5]。因此,級聯(lián)型系統(tǒng)的穩(wěn)定性一直是人們研究的熱點之一。

        圖1 級聯(lián)型電源系統(tǒng)Fig.1 Cascaded power supply system

        1976年,Middlebrook教授證明了源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗之比可以等效為級聯(lián)型系統(tǒng)的環(huán)路增益來判斷系統(tǒng)的穩(wěn)定性,由此提出,如果源變換器輸出阻抗的模在全頻率范圍內(nèi)小于負(fù)載變換器輸入阻抗的模,則兩者級聯(lián)后可以確保系統(tǒng)穩(wěn)定[5],這就是著名的 Middlebrook判據(jù)。Middlebrook判據(jù)的條件非常嚴(yán)格,根據(jù)這個判據(jù)會導(dǎo)致整個系統(tǒng)的設(shè)計過于保守。為了解決這一問題,1995年,Wildrick提出了禁止區(qū)域的概念,指出只要確保源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗之比的幅相曲線不包圍s平面的(-1,j0)點,級聯(lián)型系統(tǒng)就能夠穩(wěn)定[6]。文獻[7-10]在文獻[6]的基礎(chǔ)上,對于多模塊系統(tǒng),給出了每個負(fù)載模塊輸入阻抗的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn),使得整個系統(tǒng)的設(shè)計簡化到每個負(fù)載模塊的獨立設(shè)計上。

        其實,Middlebrook判據(jù)和禁止區(qū)域的概念在本質(zhì)上是一致的,即:系統(tǒng)的阻抗比必須滿足奈奎斯特判據(jù),才可以保證級聯(lián)型系統(tǒng)的穩(wěn)定。因此,可以直接將阻抗比是否滿足奈奎斯特判據(jù)作為系統(tǒng)穩(wěn)定的唯一標(biāo)準(zhǔn)。

        基于 Middlebrook判據(jù)和禁止區(qū)域的概念,人們提出了許多解決級聯(lián)型系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題的方法。

        文獻[11-13]分析了電路參數(shù)及控制方法與輸入輸出阻抗之間的關(guān)系,簡單明了地闡述了變換器的阻抗特性,為變換器的穩(wěn)定性設(shè)計提供了理論和數(shù)學(xué)依據(jù)。

        文獻[14]提出了在中間直流母線上串入解耦濾波器的方法。該濾波器的輸入阻抗高于源變換器的輸出阻抗,而其輸出阻抗則低于負(fù)載變換器的輸入阻抗。從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定。該方案只需檢測前后級變換器的阻抗特性,而不需要了解電路的內(nèi)部結(jié)構(gòu),因此通用性強??墒窃摲椒ù嬖谝韵虏蛔悖孩贋V波器的輸入輸出阻抗很難滿足要求;②濾波器所需電容容量較大[15],一般采用電解電容,因此降低了系統(tǒng)的使用壽命和功率密度;③濾波器串接于主功率回路,帶來了額外的損耗。

        文獻[16-17]從控制上解決了穩(wěn)定性問題,克服了解耦濾波器的不足,該方案從控制上減小源變換器的輸出阻抗的幅值,避免和負(fù)載變換器輸入阻抗交接,保證系統(tǒng)穩(wěn)定,但需要采樣源變換器的電感電流,因此通用性不強。另外,該方案會使源變換器的帶寬降低,降低了源變換器的動態(tài)特性[17]。

        本文提出一種解決級聯(lián)型系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的通用解決方案,它在中間直流母線上并聯(lián)一個等效為可變?yōu)V波電容的自適應(yīng)穩(wěn)定模塊,即有源電容變換器,從而有效解決了系統(tǒng)的不穩(wěn)定問題。該方案克服了解耦濾波器的不足,同時具有通用性。

        本文首先分析級聯(lián)型系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的原因,然后以此為基礎(chǔ)提出有源電容變換器的概念。接著詳細(xì)分析有源電容變換器的工作原理和設(shè)計準(zhǔn)則,該變換器結(jié)構(gòu)和控制不隨系統(tǒng)電路的改變而改變,具有通用性,它不但從本質(zhì)上解決了系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,還可以根據(jù)系統(tǒng)的不穩(wěn)定程度,合理有效的調(diào)節(jié)等效電容大小,降低自身損耗,具有自適應(yīng)功能。最后以一個120W的級聯(lián)型系統(tǒng)為例,給出了有源電容變換器的設(shè)計過程,并進行了實驗驗證。

        2 有源電容變換器

        2.1 級聯(lián)型系統(tǒng)的穩(wěn)定性

        如圖1所示,對源變換器而言,當(dāng)采用電壓型控制時,其閉環(huán)輸出阻抗表達式為[18]

        式中,對于Buck、Boost和Buck-Boost變換器,Ls和Cs分別為其電感和電容,rLs和rCs分別為電感和電容的寄生電阻,Tvs為源變換器電壓環(huán)路增益。

        從式(1)可以得到,源變換器的閉環(huán)輸出阻抗在電壓環(huán)路增益的截止頻率fcs處有峰值

        對于負(fù)載變換器而言,其輸入阻抗的表達式為[5]

        式中,對于 Buck、Boost和 Buck-Boost變換器,L和C分別為其電感和電容,rL和rC分別為電感和電容的寄生電阻,M為變換器的電壓傳輸比,對于Buck、Boost和Buck-Boost變換器,M分別等于D、1/(1-D)和D/(1-D),RLd為負(fù)載電阻,Tv為負(fù)載變換器電壓環(huán)路增益。

        在電壓環(huán)路增益截止頻率fc_load內(nèi),v1T? ,由式(3)可得式(4),此時,輸入阻抗呈現(xiàn)負(fù)阻特性。

        級聯(lián)型系統(tǒng)源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗之比的函數(shù)表達式為

        則Tm的幅值和相角的表達式分別為

        當(dāng)Zo的幅值小于Zin的幅值時,系統(tǒng)是穩(wěn)定的。當(dāng)Zo和Zin幅值交接時,有兩種情況,如圖2所示:①阻抗交接頻率低于fc_load或在fc_load附近;②阻抗交接頻率高于fc_load[19]。

        對于第一種情況,由于Zin的負(fù)阻特性,φ(Tm)的相位裕度小于0,系統(tǒng)不穩(wěn)定。對于第二種情況,在任何條件下,φ(Tm)的相位裕度都大于0,系統(tǒng)穩(wěn)定。因此,級聯(lián)型系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的原因為:源變換器輸出阻抗的峰值在負(fù)載變換器電壓環(huán)路增益的截止頻率內(nèi)或附近和負(fù)載變換器的輸入阻抗交接,此時系統(tǒng)相位裕度小于0,導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

        圖2 系統(tǒng)不穩(wěn)定時的阻抗示意圖Fig.2 Characteristics of Zo and Zin for Instability system

        2.2 有源電容變換器

        由式(2)可得,源變換器輸出阻抗的峰值與其輸出電容大小成反比,因此增加源變換器的輸出電容可以減小其輸出阻抗峰值,避免和負(fù)載變換器輸入阻抗交接,從而保證系統(tǒng)穩(wěn)定。

        保證系統(tǒng)穩(wěn)定所需電容的容值較大,一般是在直流母線上并電解電容,如圖3所示。但是電解電容的引入從可靠性角度考慮,降低了系統(tǒng)的使用壽命;從系統(tǒng)集成的角度考慮,屬于第一層次分立元件的集成,不滿足系統(tǒng)集成的要求。

        圖3 采用電解電容保證級聯(lián)型系統(tǒng)穩(wěn)定Fig.3 Cascaded system with electrolytic capacitor

        本文利用文獻[20]的概念,提出了有源電容變換器的概念,即通過一個不含電解電容的變換器,實時為系統(tǒng)提供保持穩(wěn)定所需的等效電容電流。該變換器并聯(lián)在直流母線上,如圖4所示。圖5給出了有源電容變換器的主電路結(jié)構(gòu)圖,其本質(zhì)為一個Buck/Boost雙向變換器,由開關(guān)管Qa1和Qa2、電感La和電容Ca組成。

        圖4 采用有源電容變換器的級聯(lián)型系統(tǒng)Fig.4 Cascaded system with active capacitor converter

        圖5 有源電容變換器主電路Fig.5 Main circuit of active capacitor converter

        有源電容變換器的控制框圖如圖6所示,工作原理如下:首先通過檢測vbus,根據(jù)系統(tǒng)的振蕩程度,給出變換器需要向母線注入的等效電容電流大小,作為ia的基準(zhǔn),確保變換器的自適應(yīng)電容特性(該部分電路在3.2節(jié)有詳細(xì)討論)。同時,檢測變換器Ca電壓的大小,通過調(diào)節(jié)器G1(s)保證va穩(wěn)定,確保變換器正常工作。

        圖6 有源電容變換器控制框圖Fig.6 Control strategy of active capacitor converter

        下面具體介紹有源電容變換器的參數(shù)設(shè)計和控制實現(xiàn)。

        3 有源電容變換器的設(shè)計

        3.1 主電路及其參數(shù)確定

        有源電容變換器的功能是在直流母線上增加調(diào)節(jié)系統(tǒng)穩(wěn)定的等效電容,首先確定該電容的大小,為了便于說明,等效電容用Ce表示。

        如圖2所示,當(dāng)源變換器的輸出阻抗峰值小于負(fù)載變換器輸入阻抗時,系統(tǒng)穩(wěn)定。根據(jù)文獻[21]可知,考慮到實際電路參數(shù)變化給阻抗帶來的影響,在源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗之間引入6dB的穩(wěn)定裕度,即

        結(jié)合式(2)和式(3)可得,系統(tǒng)滿足式(8)所需的母線電容表達式為

        對于有源電容變換器而言,其等效電容越大,變換器所要提供的無功功率越多,損耗和成本也相應(yīng)增加,因此可選取Ce=Cbus_min。

        如圖4所示,定義直流母線電壓vbus為

        式中,Vbus和Vos分別為直流母線電壓的直流分量和交流分量,一般要求Vos≤1%Vbus[22];ωos為系統(tǒng)的振蕩角頻率,ωos=2πfos=2πfcs[5]。

        根據(jù)式(10),可得有源電容變換器端口電流ia為

        由式(10)和式(11)可以推出有源電容變換器的瞬時功率pa為

        考慮到,系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)工作時,Vos和Vbus相比可以忽略,因此,圖7給出了有源電容變換器工作時的輸出端口電壓,電流和功率波形。

        圖7 有源電容變換器端口電壓電流和功率示意圖Fig.7 Voltage, current and power pulsation waveforms of active capacitor converter

        因此,有源電容變換器半個周期內(nèi)提供的能量為

        3.1.1 開關(guān)管的選擇

        圖5所示,當(dāng)Qa1導(dǎo)通,Qa2關(guān)斷時,ia在Δt時間內(nèi)的增加量為

        當(dāng)Qa1關(guān)斷,Qa2導(dǎo)通時,ia在Δt時間內(nèi)的減少量為

        因此,Ca電壓va影響ia的變化率,va越大,ia變化越快,電感電流的跟蹤效果越好。但是va增加會導(dǎo)致 Qa1和 Qa2的電壓應(yīng)力增加,因此可選擇Va=2Vbus,這樣ia相同時間內(nèi)的電流變化量相等,既保證了電感電流的跟蹤效果,又考慮了開關(guān)管的電壓應(yīng)力。

        開關(guān)管 Qa1和 Qa2的電壓應(yīng)力為Va,電流應(yīng)力為ia的幅值,如式(16)所示。

        因為Ce和負(fù)載的大小成正比。所以,滿載時,有Qa1和Qa2的最大電流應(yīng)力

        式中,RfLd為滿載時的負(fù)載電阻。

        結(jié)合Va和式(17)可選擇合適的開關(guān)管。

        3.1.2Ca的確定

        有源電容變換器中Ca提供能量的表達式為

        式中,ΔVa為va的脈動值,取va的10%

        Ca按照系統(tǒng)滿載時設(shè)計,結(jié)合式(13)、式(18)和式(19)可得Ca表達式為

        實際電路中希望避免使用電解電容,以保證系統(tǒng)的使用壽命,從而選取Ca=Ca_min,Ca采用薄膜電容。

        3.1.3 開關(guān)頻率fs和La的確定

        ia對基準(zhǔn)的跟蹤效果決定了有源電容變換器的性能好壞。而這與有源電容變換器的開關(guān)頻率及La大小密切相關(guān)。

        ia是一個頻率為fos的交流電流。為了保證良好的跟蹤效果,有源電容變換器的開關(guān)頻率至少大于基準(zhǔn)電流頻率的十倍,即

        為了保證電流的跟蹤效果,本文定義電感電流一個周期內(nèi)允許的最大脈動不超過基準(zhǔn)電流峰值的20%。從而可得La的表達式為

        考慮到La越大,ia變化率越小,因此La取其最小值。

        3.2 自適應(yīng)控制電路實現(xiàn)

        2.2節(jié)簡要的討論了有源電容變換器的工作原理。該電路控制的難點在于,ia的基準(zhǔn)電流和系統(tǒng)負(fù)載成正比(由式(9)和式(11)可知)。為此本文對有源電容變換器提出了自適應(yīng)控制策略。圖 8給出了其自適應(yīng)實現(xiàn)電路。下面討論其工作原理。

        圖8 自適應(yīng)電路圖Fig.8 Circuit for adaptive control

        圖8電路主要由三個部分組成,A電路決定了ia基準(zhǔn)電流幅值;B電路決定了ia基準(zhǔn)電流的特性;C電路決定了最終的ia基準(zhǔn)電流基準(zhǔn)。

        A電路目的是根據(jù)系統(tǒng)振蕩情況,自動調(diào)節(jié)ia電流幅值大小,保證系統(tǒng)穩(wěn)定的同時,減少自身的導(dǎo)通損耗,實現(xiàn)自適應(yīng)功能。

        它首先檢測vbus,通過高通濾波器C0和R0,濾除直流分量,采得vbus振蕩頻率處的交流分量vos(v1)。接著通過整流電路將vos整成直流脈動量,經(jīng)過C1,R7得到vos的交流幅值v3。定義系統(tǒng)允許的交流幅值為v2,當(dāng)v3<v2時,選通開關(guān)的使能信號 EN=0,Bo導(dǎo)通,ia不參與調(diào)節(jié),v3保持不變;當(dāng)v3>v2時,選通開關(guān)的使能信號EN=1,B1導(dǎo)通,ia參與調(diào)節(jié),原理如下。負(fù)載重時,vos大,v3增加,A-4電路電流幅值自適應(yīng)調(diào)節(jié)電路輸出上升,ia_ref2的幅值v5增加,有源電容變換等效的電容容量增加,系統(tǒng)穩(wěn)定;負(fù)載輕時,vos小,v3減小,A-4電路電流幅值自適應(yīng)調(diào)節(jié)電路輸出下降,ia_ref2的幅值v5減小,有源電容變換等效的電容容量減小,保證系統(tǒng)穩(wěn)定的同時減小ia電流大小,減小有源電容變換器損耗。ia的幅值自適應(yīng)調(diào)節(jié)。

        B電路為實用微分電路[23],對vbus微分,保證了ia為電容電流特性,輸出為v6。

        C電路先經(jīng)過一個乘法電路,乘法器輸入為v5和v6,乘法器輸出既包括了系統(tǒng)振蕩頻率處的交流量,即有源電容變換器的等效電容電流,還包含了系統(tǒng)變換器開關(guān)頻率處的交流量。最后通過低通濾波器C5和R19,濾除其中開關(guān)頻率處的交流量。該輸出即是式(11)所示的ia基準(zhǔn)電流。

        4 設(shè)計實例

        在上述分析的基礎(chǔ)上,以源變換器(50 kHz)和負(fù)載變換器(100 kHz)都是Buck變換器的120W級聯(lián)型系統(tǒng)為例(圖8),設(shè)計有源電容變換器,如圖9所示。表給出了其具體電路參數(shù)。

        圖9 級聯(lián)型系統(tǒng)Fig.9 Cascaded system

        表 源變換器與負(fù)載變換器主電路參數(shù)和控制電路參數(shù)Tab. Parameters of source converter and load converter’s circuits

        圖10 給出了不同負(fù)載時系統(tǒng)阻抗伯德圖:滿載和半載時,源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗交接,交接頻率在900Hz左右,因此滿載和半載時,系統(tǒng)級聯(lián)會出現(xiàn)900Hz振蕩;輕載(1/4載)時,源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗不交接,系統(tǒng)穩(wěn)定。

        圖10 系統(tǒng)不同負(fù)載時,Zo和Zin的幅相特性Fig.10 Zo and Zin for Fig 11’s system at different load

        由式(9)可得,負(fù)載不同,所需要的等效電容大小也不同。由3.1節(jié)的分析可知,滿載時所需等效電容最大。根據(jù)表和式(9),可得120W時等效電容大小為Ce_max=2057μF,這里取Ce_max=2200μF。

        由式(11),圖9和表得,ia=2.98cos(5652t),電流幅值為3A。由3.1節(jié)的分析和表得,va=48V。因此,Qa1和Qa2的電壓電流應(yīng)力分別為:48V和3A。為了降低導(dǎo)通損耗,選取IXYS公司的IXKP20 N60C5M(7A/600V)。

        由式(20)可得Ca取110μF??捎?00V/110μF薄膜電容[24]。

        考慮電感的跟蹤效果和體積,由式(21)和式(22)可得,開關(guān)頻率取50 kHz,La取900μH。

        5 實驗驗證

        圖11給出了源變換器和負(fù)載變換器滿載單獨工作時的實驗波形,可見,兩者單獨工作時穩(wěn)定。

        圖11 源變換器和負(fù)載變換器獨立工作實驗波形Fig.11 Experimental waveforms of source and load converter when they work independently

        圖 12~圖 14分別給出了不同負(fù)載條件下,系統(tǒng)增加有源電容變換器前后的實驗波形,圖中從上到下依次為負(fù)載電流io,母線電壓vbus,系統(tǒng)輸出電壓 vo2。

        圖12給出了滿載時,加有源電容變換器前后系統(tǒng)的中間母線電壓和輸出電壓的交流分量波形。從圖12a可以看出,加有源電容變換器之前,中間母線電壓和輸出電壓存在振蕩現(xiàn)象,振蕩頻率約為900Hz,在阻抗交接頻率范圍以內(nèi),因此該振蕩是系統(tǒng)阻抗不匹配引起的。從圖12b可以看出,加有源電容變換器之后,中間母線電壓和輸出電壓均沒有振蕩,說明有源電容變換器有效解決了系統(tǒng)滿載時的穩(wěn)定性問題。

        圖12 加有源電容變換器前后滿載時的實驗波形Fib.12 Experimental waveforms of cascaded system at full load

        圖13給出了半載時,加有源電容變換器前后的中間母線電壓和輸出電壓的交流分量波形。從圖13a可以看出,加有源電容變換器之前,中間母線電壓和輸出電壓存在振蕩現(xiàn)象,該振蕩頻率約為900Hz,振蕩程度比滿載時要小。從圖 13b可以看出,加有源電容變換器之后,中間母線電壓和輸出電壓均沒有振蕩,說明有源電容變換器有效解決了系統(tǒng)半載時的穩(wěn)定性問題。

        圖13 加有源電容變換器前后半載時的實驗波形Fig13. Experimental waveforms of cascaded system a half load

        圖14給出了輕載(1/4載)時,加有源電容變換器前后的中間母線電壓和輸出電壓的交流分量波形。從圖14a可以看出,加有源電容變換器之前,系統(tǒng)穩(wěn)定,這和圖9的分析一致;從圖14b可以看出,加有源電容變換器之后,系統(tǒng)仍然穩(wěn)定。

        圖14 加有源電容變換器前后輕載(1/4載)時的實驗波形Fib.14 Experimental waveforms of cascaded system at light load

        圖 15給出了有源電容變換器不同負(fù)載時,Ca電壓波形va,La基準(zhǔn)電流和實際電流波形,說明有源電容變換器工作正常。不同負(fù)載條件下,有源電容變換器輔助電感電流不同,這和式(11)的分析相一致。

        圖15 有源電容變換器ia_ref,ia和va波形Fig.15 Waveforms of ia_ref,ia and va of active capacitor converter

        圖 16給出系統(tǒng)負(fù)載在半載和滿載之間跳變時負(fù)載電流、有源電容變換器電感基準(zhǔn)電流及電感電流波形。圖16說明有源電容變換器可以隨著負(fù)載變化,自適應(yīng)的調(diào)節(jié)電感電流大小,并且可以正常穩(wěn)定工作。

        圖16 半載-滿載-半載時,io,ia_ref和ia實驗波形Fig.16 Waveforms of ia_ref,ia and va of active capacitor converter when the load step between full load and 50% full-load

        上述實驗和理論分析一致,證明本文所提有源電容變換器不但可以有效地解決系統(tǒng)不穩(wěn)定問題,還具有自適應(yīng)性。

        6 結(jié)論

        本文從系統(tǒng)的角度分析了級聯(lián)型系統(tǒng)不穩(wěn)定問題的原因:源變換器輸出阻抗的峰值在負(fù)載變換器電壓環(huán)路增益的截止頻率以內(nèi)或附近和負(fù)載變換器的輸入阻抗交接,引起系統(tǒng)相位裕度小于 0,導(dǎo)致不穩(wěn)。針對這個問題,本文提出了有源電容變換器,既等效地增加了源變換器的輸出電容大小,避免了源變換器輸出阻抗和負(fù)載變換器輸入阻抗的交接,還沒有引入電解電容,不影響系統(tǒng)的使用壽命。本文詳細(xì)的介紹了有源電容變換器的電路拓?fù)?,給出了變換器主電路參數(shù)的設(shè)計準(zhǔn)則,同時針對不同負(fù)載條件下所需等效電容值不同的特點,提出了有源電容變換器的自適應(yīng)控制策略。最后以一個120W,48V-24V-12V的級聯(lián)型不穩(wěn)定系統(tǒng)為例,設(shè)計了有源電容變換器,并進行了實驗驗證,實驗結(jié)果表明,有源電容變換器不但可以解決系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題,還具有良好的自適應(yīng)特性,在級聯(lián)型供電系統(tǒng)中具有良好的實用價值和應(yīng)用前景。

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