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专利号: 2020101684672
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.采用宽禁带器件与硅基器件混搭的DCDC电流纹波补偿电路,其特征在于,包括:以硅基器件作为开关管的功率干路实现大功率变流;以宽禁带器件作为开关管的补偿支路实现电流纹波补偿;所述大功率变流干路工作在低频状态;其中所述电流纹波补偿支路工作在高频状态;所述功率干路和补偿支路呈并联状态;高频补偿支路补偿低频干路电流纹波;多路开关并联为双路开关并联、三路开关并联、四路开关并联;

所述的功率干路的运行于低频状态,流过大电流,为主要的功率输出电路;补偿支路通过控制器控制补偿电感输出电流来跟踪电流参考值与功率干路电感电流值的偏差电流,用于补偿电流纹波;电压反馈值与参考值之间的误差经过电压控制器Gvc,获得参考电流值Iref;

所述的功率干路采用线性控制方法控制,补偿支路采用滞环控制方法,参考电流值Iref与ΔiL/2的差作为功率干路电流参考值I1ref,其中ΔiL/2可以根据Buck变换器的电流纹波公式计算得出,其计算方法如下:

其中ΔiL是纹波电流,Vo是输出电压,f1是开关频率,L1是功率电感值,d1是占空比;对于辅助补偿支路,其电流参考值I2ref为电流反馈值iL1与传统电流参考值Iref的差,各参考电流关系如式(2)和式(3)所示;

I2ref=Iref‑iL1FB  (3)所述的

iL=iL1FB+iL2FB  (4)联立式(2)(3)(4)得:

根据滞环控制原理得:

I2ref‑Δi<iL2FB<I2ref+Δi  (6)将式(6)左右同时加iL1FB得:iL1FB+I2ref‑Δi<iL<iL1FB+I2ref+Δi  (7)联立式(2)(7)得:

Iref‑Δi<iL<Iref+Δi  (8)即两路叠加后的电路纹波为2Δi;

滞环开关周期和补偿支路电感值L2之间应满足如下关系:hRr(t)是补偿支路的参考电流波形,与功率干路电流互补;功率干路电流下降斜率为‑Vo/L1,则hRr(t)的上升斜率为Vo/L1,hHr(t)是参考电流上升阶段滞环上限函数解析式,hLr(t)对应于参考电流滞环下限函数解析式;r1(t)是补偿支路电感电流波形的上升阶段函数解析式,斜率为(Vs‑Vo)/L2;当t<t1时,有其中(9)(11)式中的Δi对应于滞环控制的上下限;联立(9)(12)式,以及(11)(12)式,可以分别求出点a和点c的坐标表达式;f1(t)是滞环开关电流下降阶段的解析式,其斜率为‑Vo/L2,再根据点a坐标可以求出f1(t)的解析式为联立(11)(13)式可以求得b点横坐标ΔT1为b点和c点的横坐标之差,有当补偿支路参考电感电流下降时,此时功率干路电感电流处于上升阶段,电感电流上升斜率为(Vs‑Vo)/L1,则补偿支路参考电流斜率为‑(Vs‑Vo)/L1,各波形的解析式为hHf(t)是参考电流下降阶段时的滞环上限,hFf(t)是补偿支路的参考电流波形解析式,hLf(t)是参考电流波形下降阶段的滞环下限解析式;r2(t)是补偿支路电流上升时候的电流波形解析式,f2(t)是补偿支路电流波形下降时候的解析式;可求得e,d,f各个点的坐标表达式,ΔT2为d点和f点横坐标之差,有根据式(15)和(19),得ΔT1>ΔT2,滞环开关周期在ΔT1与ΔT2之间变化。

2.根据权利要求1所述的采用宽禁带器件与硅基器件混搭的DCDC电流纹波补偿电路,其特征在于所述的电路纹波补偿电路为升压型电路(Boost)、降压型电路(Buck)、升降压型电路(Buck-Boost)、正激型电路(Forward)、反激型电路(Flyback)。

3.根据权利要求1所述的采用宽禁带器件与硅基器件混搭的DCDC电流纹波补偿电路,其特征在于所述的硅基器件为IGBT或者MOSFET,所述的宽禁带器件为SiC、GaN、GaAs、AiN。

4.根据权利要求1所述的采用宽禁带器件与硅基器件混搭的DCDC电流纹波补偿电路,其特征在于DCDC功率变换电路为隔离型电路或者非隔离型电路。

5.根据权利要求1所述的采用宽禁带器件与硅基器件混搭的DCDC电流纹波补偿电路,其特征在于所述的L2的计算方法如下:(1)设计一定指标的滞环开关周期,按照公式(19)计算出理论电感值L2;

(2)滞环开关周期是否等于设计指标,若等于,则结束;否则滞环周期大于指标,则减小L2的值;滞环周期小于指标,则增大L2的值,直到滞环周期等于设计指标。