交错并联的低压大电流DC-DC变换器设计与实现

基于分布式控制的DC/DC变换器并联系统自动交错方案引言较之传统的单电源供电而言，并联电源具有很多优点，如可实现大容量、高效率，能够达到较高的可靠性，能够根据需要配置成为冗余系统，能够实现电源的模块化等。

而几个DC/DC模块并联运行时，如果能够实现各模块的交错运行，则可以减小总的电压和电流纹波幅值，提高纹波频率，从而提高输出电压电流的质量。

对一台CCM模式运行的N模块并联电源系统而言，实现交错运行将使得系统的纹波幅值较之单模块大为减小，而纹波频率则提高N倍。

交错运行方案已被广泛采用于DC/DC并联电源系统中，不过现有方案多采用集中式控制，通过一个独立的控制模块产生一系列频率相同而相位差为2πPN的触发脉冲来驱动相应的变换器。

这种方案优点是控制简单，但其缺点也显而易见，即该方案难以适应模块数目变化的情况。

此外集中控制单元的采用也使得系统的可靠性极大地取决于控制单元的可靠性，提高了系统的运行风险。

为了解决集中式控制的不足，有文献提出了一种基于交错线的自动交错控制方案，该方案采用分布式控制，能够适应模块数目变化的情况，而且分布式控制的采用也降低了系统由于集中式控制单元而带来的运行风险。

较之传统的集中式控制方案而言，这种控制方案的优势是很明显的，但其缺点也很明显，那就是交错线的引入一方面使得系统的模块化无法真正实现，另一方面，交错线极易受到干扰，这使得系统的可靠性受到影响。

为了解决现有交错运行控制方案的缺点，本文研究了一种无交错线自动交错控制方案，这种方案采用分布式控制，而且不需要交错线，能够提高系统运行的可靠性，并且实现真正的模块化。

无交错线自动交错原理基于无交错线自动交错控制方案的三模块并联系统的电路结构图如图1所示，其中主电路采用普通BUCK变换器。

由于模块2、3的结构与模块1完全一样，故而简化之。

图1 三模块并联系统结构图从图1可以看出，三个参与并联的模块只有输出端通过负载相互连接，此外模块之间再无其他连接线。

交错并联是指在低压大电流开关电源中，将多个电源模块连接在一起，以提高电源的输出功率和稳定性。

这种连接方式可以实现电源的有效利用，减少电源的故障率，提高电源的可靠性和稳定性。

交错并联在低压大电流开关电源中的应用，主要用于提高电源的输出功率和稳定性。

它可以使电源的输出功率更大，以满足应用的需求，同时也可以提高电源的效率，减少电源的故障率。

首先，交错并联可以增加电源的输出功率。

当电源的输出功率不足以满足应用的需求时，将多个电源模块连接在一起，可以大大提高电源的输出功率。

其次，交错并联可以提高电源的可靠性和稳定性。

当其中一个电源模块发生故障时，其他电源模块仍然可以正常工作，从而保证了电源的可靠性和稳定性。

此外，交错并联还可以提高电源的效率。

由于多个电源模块共享负荷，因此可以减少电源的故障率，从而提高电源的效率。

总之，交错并联在低压大电流开关电源中的应用，可以提高电源的输出功率，提高电源的可靠性和稳定性，提高电源的效率。

它是一种有效的电源连接方式，可以有效地提高电源的性能，从而满足应用的需求。

课题10：双向交错并联DC/DC变流器设计与仿真主要性能指标要求：输入线电压10V-15V，交流输出功率400W，输出电压48V，电压控制稳态精度为3%，输出电压纹波峰峰值为100mv。

具体内容：要求学生在深入学习和分析双向交错并联DC/DC变换器的组成和工作原理基础上，完成主电路和驱动保护电路的硬件设计与元件选型，并在MATLAB SIMULINK平台上，完成控制系统仿真。

摘要本设计是在双线交错并联DC/DC电路结构图的基础上进行主电路和驱动电路，保护电路的硬件设计，并通过对电路参数的计算进行元件选型，并在simulink上完成控制系统的仿真。

【关键词】DC/DC变换器，驱动电路PWM控制，保护电路第一章原理分析1.1双向交错并联DC/DC变换器工作模式分析Boost工作模式该模式下电路的等效电路图如下图所示：该电路的作用把低压端储存的能量通过Boost电路变换成电压较高、稳定的直流电源。

此时S3和S4工作，Csuper（Vin）放电。

由于变换器在启动时功率较大，而超级电容的电压又较低，故其放电电流较大，进而两路电感电流之和在变换器工作于Boost模式时一直处于连续工作状态。

而且，当变换器工作在最大功率下时，每一路的电感电流也工作在连续状态。

为了简化分析，对变换器工作于最大功率时，作出如下假设：（1）两路开关导通占空比相等，即D3=D4=D，相位差相差180度；（2）两路电感相等，即L1=L2=L;（3）电路已经进入稳态，各个开关周期内电流相等。

根据开关管S3、S4占空比D的情况，Boost模式又可以分为3种状态：D<0.5，D=0.5和D>0.5。

当D<0.5时，由于开关管的导通时间较短，存在两路的续流二极管同时导通的情况，该状态下个阶段电路的主要波形如图2所示。

图2 Boost模式D<0.5时电路主要工作波形在阶段一中，开关管S3开通，电感L1储存能量；开关管S4关断，D2续流，电感L2释放能量，此阶段有：在阶段二中，开关管S3关断，D1续流，电感L1释放能量；开关管S4关断，D2续流，电感L2释放能量，此阶段有：阶段三和阶段四重复阶段一和阶段二的过程，根据图2和伏秒前平衡原理，可以分别求得电感电流的纹波△iL1、△IL2和超级电容的纹波△isc以及电压增益Ay:当占空比D=0.5时，电路只有两个阶段，开关管S3和S4轮流导通，该状态下的电路阶段过程和各阶段的主要工作波形如图3所示。

低压大电流DC/DC 变换电路一、任务设计并制作如图1所示的DC/DC 变换电路，输出直流电压稳定在3V ，输出电流额定值为5A 。

I L R 图1低压大电流DC/DC 变换电路二、要求1．基本要求 （1）输入直流i U =12V ，输出直流o U =3±0.03V ，Io=5A 。

（2）输入i U =12V ，输出o U =3±0.03V ，Io=5A ，效率≥80%。

（3）负载电流Io=0.5A 时，具有输入欠压保护功能，动作电压i U =8±0.5V 、输入过压保护功能，动作电压i U =16±0.5V ；输入i U =12V 时，具有输出过流保护功能，动作电流6±0.5A ，过流保护功能需要有明确指示。

2．发挥部分（1）输入i U =12V ，输出o U =3±0.03V ，Io=5A ，效率≥90%。

（2）输入i U =12V ，输出o U =3±0.03V ，静态功耗Q I 小于30mA 。

（3）输入i U =12V 时，具有输出短路保护功能，短路时间大于10秒，短路保护功能需要有明确指示，并与过流保护有区别。

（4）输入欠压/过压、输出过流/短路故障排除后，系统能自动恢复工作。

（5）其他。

三、说明1.在3V/5A 这个级别测试，应该使用电子负载比较合适，但考虑各种实际情况，建议仍然使用功率电阻做负载进行测试，测试仪表也是使用普通三位半万用表。

在这个级别测试电流，导线阻抗和仪表内阻是必须考虑的，所以测试时应使用尽量短而粗的优质导线，万用表表针连线尽量短，在5A 测试时仅使用0.6欧（15W 以上）功率电阻是不够的，因为不仅有导线阻抗和仪表内阻，电阻温度升高以后阻值也会升高，所以在元件清单上应备更小值功率电阻或者大功率可调电阻。

2.以下几点说明参考了前几届电子竞赛题目的相关说明。

3.输入电源由学校实验室提供，不需要自己准备。

双向交错并联DCDC变流器设计与仿真双向交错并联DCDC变流器是一种重要的电力电子变流器，广泛应用于电力系统中。

它具有同时实现直流电压降低和升高的功能，可用于直流微电网、电动汽车和电力系统中的电能存储等应用场景。

本文将对双向交错并联DCDC变流器的设计与仿真进行介绍。

首先需要进行双向交错并联DCDC变流器的拓扑结构设计。

常见的拓扑结构有四大基本结构：双开关降压、双开关升压、双开关降升压、双开关升降压。

根据实际需求选择合适的拓扑结构。

接下来是双向交错并联DCDC变流器的电路参数设计。

根据输入端和输出端的电压要求，以及负载条件，设计合适的电路参数，如电感、电容等。

同时还需要考虑电路的开关频率和开关损耗等性能指标。

在电路参数设计完成后，可以进行双向交错并联DCDC变流器的控制策略设计。

常见的控制策略有恒频PWM控制和边界控制等。

根据实际需求选择合适的控制策略，并设计相应的控制回路和算法。

完成设计后，可以进行双向交错并联DCDC变流器的仿真。

通过使用仿真软件，如PSIM、MATLAB/Simulink等，建立模型并进行仿真，验证设计的性能和稳定性。

在仿真过程中，可以根据需要进行参数调整和算法优化，以达到更好的性能要求。

同时还可以进行故障分析和可靠性评估，提高系统的可靠性和安全性。

最后，根据仿真结果进行实际硬件线路的搭建和实验验证，进一步验证设计的正确性和可行性。

在搭建硬件线路时，需要注意电路的布局和绝缘等安全性问题。

总之，双向交错并联DCDC变流器的设计与仿真是一个复杂而重要的过程。

需要综合考虑电路结构、参数设计、控制策略等方面的问题，通过仿真和实验验证，提高系统的性能和稳定性。

双向交错并联DCDC变流器设计与仿真讲解双向交错并联DC-DC变流器是一种能够实现能量双向转换的功率电子装置。

它可以将直流能量转换为可变电压和电流输出，并且可以将电能从负载回馈到输入端。

因为具有这样的特性，这种变流器适用于能量存储系统、新能源发电系统和电动汽车等领域。

在设计双向交错并联DC-DC变流器时，首先要确定设计要求和电路结构。

通常情况下，它包括一个逆变器桥和一个整流器桥。

逆变器桥用于将直流输入转换为交流输出，而整流器桥则将交流输入转换为直流输出。

另外，双向交错并联DC-DC变流器还需要使用电感和电容等元件来实现能量的存储和平滑输出。

在进行仿真之前，需要使用电路设计软件搭建出该变流器的电路模型。

选择合适的元件参数，并将其连接起来。

然后，在该软件中设置仿真条件，并运行仿真。

通过分析仿真结果，可以得到变流器在不同工作状态下的输出性能。

如果不满足设计要求，可以调整元件参数或电路结构，并再次进行仿真。

在进行双向交错并联DC-DC变流器的仿真时，主要需要关注以下几个方面：输入输出电压和电流的波形、效率、输出电压和电流的稳定性以及转换时间。

通过仿真可以查看这些参数在不同运行条件下的变化趋势，从而确定是否满足设计要求。

除了仿真，还可以进行实际电路的搭建和测试。

在搭建电路时，需要注意正确连接元件，并保证元件的选型符合设计要求。

在测试过程中，可以通过测量输出电压和电流以及效率等参数，来验证设计的准确性和可行性。

总之，双向交错并联DC-DC变流器的设计与仿真是一个复杂而重要的过程。

通过合理的设计和准确的仿真，可以得到满足设计要求的变流器输出性能，并确保实际电路的可靠性和稳定性。

交错并联的低压大电流DC－DC 变换器设计
本文通过n 个倍流整流结构交错并联方式用以进一步减小纹波电流。

给出了电路的开关信号波形和仿真模型，并使用Pspice 仿真软件对该模型进行仿真，取得满意效果。

最后通过实验验证。

这种结构特别适用于通信设备、计算机、宇航等领域的电源。

 1 引言
 近年来，随着计算机微处理器的输入电压要求越来越低，低压大电流DC - DC 变换器的研究得到了许多研究者的重视，各种拓扑结构层出不穷，同步整流技术、多重多相技术、磁集成技术等也都应用于这个领域。

笔者提
出了一种交错并联的低压大电流DC - DC 变换器，它的一次侧采用对称半桥结构，而二次侧采用倍流整流结构。

采用这种结构可以极大地减小滤波电容上的电流纹波，从而极大地减小了滤波电感的大小与整个DC - DC 变换器的尺寸。

这种变换器运行于48 V 的输入电压和100 kHz 的开关频率的环境。

 2 倍流整流的低压大电流DC - DC变换器的结构分析
 倍流整流低压大电流DC-DC 变换器的电路原理图如图1 所示，一次侧采用对称半桥结构，二次侧采用倍流整流结构，在S1 导通时SR1 必须截止，L1 充电；在S2 导通时SR2 必须截止，L2 充电，这样滤波电感电流就会在滤波电容上移项叠加。

图2 给出了开关控制策略。

 图1 倍流整流的低压大电流DC- DC变换器的电路原理图。

一种新型交错并联双向DCDC变换器一、概述随着可再生能源和分布式能源系统的快速发展，电力电子技术在能源转换和管理中扮演着越来越重要的角色。

双向DCDC变换器作为一种关键的电力电子设备，能够实现不同电压等级直流电源之间的能量转换，广泛应用于电动汽车、微电网、储能系统等领域。

传统的双向DCDC变换器通常采用单向或双向拓扑结构，但在某些应用场景中，如需要高效率和宽输入输出电压范围的情况下，传统的拓扑结构可能无法满足要求。

研究新型高效、宽范围的双向DCDC变换器具有重要意义。

本文提出了一种新型交错并联双向DCDC变换器，该变换器结合了交错并联技术和双向DCDC变换器的优点，具有高效率、宽输入输出电压范围、低纹波和低电磁干扰等特点。

本文首先介绍了新型交错并联双向DCDC变换器的基本结构和工作原理，然后详细分析了其运行特性和性能优势，最后通过实验验证了其在实际应用中的可行性和有效性。

本文的研究成果为新型高效、宽范围的双向DCDC变换器的设计和应用提供了有益的参考和借鉴。

1. 简述DCDC变换器的重要性及其在各种电力系统中的应用。

DCDC变换器，作为一种关键的电力电子装置，在现代电力系统中发挥着不可或缺的作用。

其重要性体现在对电能的高效转换、优化利用以及系统的稳定运行等多个方面。

随着科技的快速发展和能源结构的不断优化，DCDC变换器在各种电力系统中的应用日益广泛，涵盖了从微型电子设备供电到大型电网能量管理的多个领域。

在微型电子设备供电方面，DCDC变换器能够将不稳定的直流电源或交流电源转换为稳定的直流电源，为各种电子设备提供稳定可靠的电力供应。

例如，在手机、笔记本电脑等便携式设备中，DCDC变换器负责将电池中的直流电转换为适合设备运行的稳定电压，确保设备的正常运行。

在大型电网能量管理方面，DCDC变换器则发挥着更加重要的作用。

随着可再生能源的快速发展，如风能、太阳能等分布式电源在电网中的占比逐渐增加，电网的稳定性面临着巨大的挑战。