輕混汽車四重四相直流轉(zhuǎn)換器的工作原理和性能分析案例目錄TOC\o"1-3"\h\u30244輕混汽車四重四相直流轉(zhuǎn)換器的工作原理和性能分析案例 )式中，、為兩種不同結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換器在電路工作時(shí)所能儲(chǔ)存的能量值，為四重四相Buck轉(zhuǎn)換器單路電感最大儲(chǔ)存能量，四相電感參數(shù)一致情況下，四路電感器能量能量理想情況下是相同的，即，因此，四相Buck電感的能量只需單相Buck電感能量的1/16，這從側(cè)面說(shuō)明了多相并聯(lián)結(jié)構(gòu)有利于減小電路紋波。開環(huán)仿真分析建立四相同步Buck轉(zhuǎn)換器開環(huán)仿真模型，仿真參數(shù)設(shè)置為：輸入電壓48V，開關(guān)頻率100KHZ，占空比小于25%（設(shè)定為10%），儲(chǔ)能電感值為25uH，濾波電容值為470uF。四路Buck的器件參數(shù)設(shè)置相同，驅(qū)動(dòng)信號(hào)的相位分別相差90度，MOS管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)分別互補(bǔ)。圖2-9是主功率MOS管S1、S2、S3、S4的驅(qū)動(dòng)波形，各相之間有90度的相位差；圖2-10是四個(gè)同步整流MOS管V1、V2、V3、V4驅(qū)動(dòng)波形，各相之間同樣的90度相移；圖2-11各相電感電流紋波和總的輸出電流紋波。圖2-9四個(gè)主功率MOS管驅(qū)動(dòng)波形圖2-10四個(gè)同步MOS管驅(qū)動(dòng)波形圖2-11穩(wěn)態(tài)下各相電流紋波和總輸出電流紋波仿真測(cè)試可得到：在輕載狀態(tài)下，系統(tǒng)響應(yīng)速度較快，0.01s達(dá)到穩(wěn)態(tài)，但輸出電壓不能達(dá)到額定輸出；電路穩(wěn)態(tài)下，各相的電流紋波在2A附近，轉(zhuǎn)換器總輸出電流在9.5A左右，而它總的輸出紋波電流僅為1A左右，四相并聯(lián)之后紋波降低了；對(duì)比單相電流和總輸出電流，發(fā)現(xiàn)開關(guān)頻率拓展成原來(lái)的4倍了，由100KHZ變?yōu)榱?00KHZ；隨著負(fù)載的逐漸加重，電流不均衡不僅僅體現(xiàn)在穩(wěn)態(tài)之后，電路啟動(dòng)初期各相電流失衡就會(huì)非常嚴(yán)重，具體現(xiàn)象表現(xiàn)為一些相位電流非常大，一些相位電流幾乎為零，如圖2-12所示。圖2-12電流失衡現(xiàn)象在實(shí)際應(yīng)用中，難免存在生產(chǎn)工藝或器件參數(shù)等諸多因素的限制，多相并聯(lián)Buck轉(zhuǎn)換器模塊的輸出阻抗特性完全相同是很難達(dá)到的，簡(jiǎn)單的將多個(gè)Buck轉(zhuǎn)換器并聯(lián)在一起是不可取的，開環(huán)狀態(tài)下，并聯(lián)電路很可能會(huì)出現(xiàn)部分模塊處于全負(fù)荷運(yùn)行，而有的模塊卻處在空載運(yùn)行的情形[31]，系統(tǒng)在此狀況下工作，難以保持穩(wěn)定，甚至因?yàn)楦鱾€(gè)模塊間的熱應(yīng)力分布不均而導(dǎo)致硬件毀壞，所以，選擇合理閉環(huán)控制策略，保持各相功率均衡，維持控制系統(tǒng)穩(wěn)定是非常重要的。小結(jié)本章首先給出了輕混汽車直流轉(zhuǎn)換器的技術(shù)設(shè)計(jì)要求，然后根據(jù)實(shí)際工程場(chǎng)景選擇四相并聯(lián)同步Buck作為主拓?fù)洌ㄟ^(guò)對(duì)四重四相直流轉(zhuǎn)換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)與工作狀態(tài)的詳細(xì)分析，以數(shù)學(xué)推導(dǎo)證明了多相并聯(lián)轉(zhuǎn)換器具有降低電流紋波以及功率損耗的優(yōu)點(diǎn)。以SIMULINK仿真驗(yàn)證了理論分析的合理性，得到一些有用的結(jié)論：四相交錯(cuò)并聯(lián)Buck轉(zhuǎn)換器可大大降低電路紋波，隨著并聯(lián)相數(shù)增加，在一些特殊占空比取值時(shí)，甚至實(shí)現(xiàn)零紋波，這對(duì)系統(tǒng)的輕量化、高功率密度化有促進(jìn)作用。但這并不意味著相數(shù)越多越好。相數(shù)越多意味著使用的電路元件越多，轉(zhuǎn)換器體積越大，成本更貴，