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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: **Uab: 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)
image-20240709103928483

U1/2:Uab为电容C1两端的电压

-U1/2:Uab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S2,3分别与C1,2并联了,其耐压也是以U1/2

  • S1,2互补导通,S3,4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。
  • C1,2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


文章作者: LS
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