01. 三电平DCDC拓扑结构介绍

01. 三电平DCDC拓扑结构介绍

单相三电平DCDC变换器-Buck-主电路结构

U₁为输入电压，U₂为输出电压，C₁₂为分压电容，每个电容的电压为1/2；四个开关管，（都用的双向的，所以可以实现能量的双向流动）；下面的图把电感分为两个是为了对称，为上图的一半；

• 三个电平： **U_ab： 0（右侧电路通过S₂₃的二极管续流，ab两侧电位差为0，电压为0）

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U₁/2：U_ab为电容C₁两端的电压

-U₁/2：U_ab为电容C₂两端的电压

​ S₁这里就跟电容C₁并联了，所以对于S₁,它的耐压基准应该根据U₁/2来选择，S₄同理(根据前面一个图来选)

U₁:

这里S_2,3分别与C_1,2并联了，其耐压也是以U₁/2

• S_1,2互补导通，S_3,4互补导通，否则上下直流侧会短路从而烧毁管子，则有且仅有四种开关状态

• 两对不同工作状态的管子，则最简要么他们的调制信号相同，载波不同（通常是相位不同），或者相反

补充：关于调制信号与载波

​ 调制信号：通常是个低频信号

​ 载波信号：通常是高频锯齿波或三角波信号

工作过程

1. 调制信号与载波信号的比较：
   • 将调制信号与载波信号输入到比较器。
   • 比较器实时比较两者的瞬时值。
2. 产生PWM信号：
   • 当调制信号大于载波信号时，比较器输出高电平。
   • 当调制信号小于载波信号时，比较器输出低电平。
   • 通过这种比较，产生一个脉宽调制（PWM）信号，其脉冲宽度与调制信号的幅度成比例。
3. 控制开关管导通：
   • PWM信号用来驱动开关管（如晶体管或MOSFET）。
   • 当PWM信号为高电平时，开关管导通；当PWM信号为低电平时，开关管关闭。
   • 通过控制PWM信号的占空比，可以精确控制开关管的导通时间，从而实现对负载（如电机、电源）的控制。

• C_1,2的平衡：考虑电位偏移，电位波动

• 换流时最好是0-U₁/2-U₁，否则开关损耗增加，电压变化太过剧烈

• 输出侧电路和原Buck一致，参数计算方法不变

• 其余优点通过理论分析来获得：电感电流纹波减小，纹波频率提高一倍，因此电感体积可以减少