【摘 要】
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Super-Boost变换器相较于传统Boost变换器而言,具有输出电压纹波小、能量损耗低等优点,在光伏、航空、通信系统等领域有广泛的应用前景。但由于该变换器阶数较高,导致其存在工作模式复杂、参数设计困难等问题。根据电感电流与输出电流之间的关系,对Super-Boost变换器的工作模式进行深入分析,发现电感L1和L2均存在4种工作模态,分别为连续导电模式(Continuous Conduction
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Super-Boost变换器相较于传统Boost变换器而言,具有输出电压纹波小、能量损耗低等优点,在光伏、航空、通信系统等领域有广泛的应用前景。但由于该变换器阶数较高,导致其存在工作模式复杂、参数设计困难等问题。根据电感电流与输出电流之间的关系,对Super-Boost变换器的工作模式进行深入分析,发现电感L1和L2均存在4种工作模态,分别为连续导电模式(Continuous Conduction Mode,CCM)、伪连续导电模式(Pseudo Continuous Conduction Mode,PCCM)、伪断续导电模式1(Pseudo Discontinuous Conduction Mode,PDCM1)和伪断续导电模式2(PDCM2)。总结了Super-Boost变换器工作在CCM-CCM(L1工作于CCM,L2工作于CCM)、CCM-PDCM1、PCCM-PDCM2、PDCM1-CCM和PDCM2-PCCM时的工作特点,建立了各工作模式的临界电感和输出电压纹波的数学模型,得到了输出电压纹波与电感L2和负载间的关系,并指出了电感电流保持恒定的情况及条件。为得到Super-Boost变换器参数的稳定范围,建立了变换器的状态空间平均模型,列写雅克比矩阵得到了闭环传递函数的特征方程,根据劳斯-赫尔维兹判据得到了电压控制Super-Boost变换器的电路参数和控制器参数的稳定范围。建立了变换器的统一离散模型,利用该模型分析了当电路参数和控制器参数的取值在稳定域外时系统产生的分岔行为。为了在稳定的参数范围内进一步分析系统参数与稳定性之间的关系,提高系统的暂态和稳态性能,采用灵敏度理论分析了变换器的电路参数和控制器参数对系统稳定性的影响程度和趋势,为变换器的参数设计提供了理论依据。为得到在输入电压和负载电阻动态范围内,满足电气性能指标和稳定性要求的变换器参数设计方法,对变换器的临界电感、电感电流纹波和输出电压纹波进行了深入分析,得到了满足电气性能指标要求的电感、电容判别式,再结合系统参数的稳定范围和灵敏度理论确定最终的电路参数和控制器参数。最后搭建了实验平台,实验结果验证了参数设计方法的合理性。
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