導(dǎo)語(yǔ)

隨著便攜式電子產(chǎn)品功能的不斷增強(qiáng)，其包含的負(fù)載種類不斷增多，這些負(fù)載往往需要不同的工作電壓。如果采用多路獨(dú)立電源為其供電，會(huì)使得電子產(chǎn)品的體積增大，重量增加、效率變低，而采用單電感多輸出開(kāi)關(guān)變換器為其提供多路獨(dú)立電源，可以減少電感及控制芯片的數(shù)量，很好地解決上述問(wèn)題。

本期為您推薦西南交通大學(xué)電能變換與控制實(shí)驗(yàn)室團(tuán)隊(duì)科研論文：電流型控制單電感雙輸出開(kāi)關(guān)變換器穩(wěn)定性與瞬態(tài)特性分析。

研究背景

隨著智能移動(dòng)設(shè)備的普及，開(kāi)關(guān)電源正朝著高可靠、小尺寸、低成本和多輸出等方向發(fā)展。單電感多輸出開(kāi)關(guān)變換器因其只需一個(gè)電感，極大地減少了多路輸出系統(tǒng)所需磁心的數(shù)量，降低了成本，因此備受學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的關(guān)注。

單電感多輸出開(kāi)關(guān)變換器各條輸出支路共用一個(gè)電感，通過(guò)電感將各條輸出支路耦合在一起，當(dāng)一條輸出支路負(fù)載變化時(shí)，會(huì)通過(guò)電感電流影響到其他輸出支路的輸出，因而造成交叉影響。交叉影響較輕時(shí)會(huì)影響變換器的穩(wěn)態(tài)性能，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響變換器的穩(wěn)定性，因而其成為研究單電感多輸出開(kāi)關(guān)變換器的重要問(wèn)題之一。

本文提出一種單電感多輸出開(kāi)關(guān)變換器的電流型控制技術(shù)，以抑制輸出支路的交叉影響。

論文所解決的問(wèn)題及意義

電流型控制單電感雙輸出Boost變換器的電路原理框圖和工作波形如圖1所示。相對(duì)于傳統(tǒng)的共模-差模電壓型控制，電流型控制單電感雙輸出Boost變換器提高了變換器的瞬態(tài)響應(yīng)速度，抑制了輸出支路間的交叉影響，引入斜坡補(bǔ)償可以解決電流型控制單電感雙輸出Boost變換器的不穩(wěn)定性問(wèn)題。

論文方法及創(chuàng)新點(diǎn)

論文主要分成以下四部分：(1)電流型控制單電感雙輸出Boost變換器工作原理；(2)電流型控制單電感雙輸出Boost變換器穩(wěn)定性分析；(3)仿真分析與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)是提出了一種電流型控制單電感雙輸出開(kāi)關(guān)變換器技術(shù)方案，使之克服現(xiàn)有控制方法的缺點(diǎn)，具有較好的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)性能。

結(jié)論

本文提出的電流型控制單電感雙輸出開(kāi)關(guān)變換器控制方法，有效地抑制了輸出支路的交叉影響，提高了變換器的瞬態(tài)響應(yīng)性能，非常適合于需要多路輸出電源供電的便攜式電子設(shè)備中。

引用本文

周述晗, 周國(guó)華, 毛桂華, 等. 電流型控制單電感雙輸出開(kāi)關(guān)變換器穩(wěn)定性與瞬態(tài)特性分析[J]. 電工技術(shù)學(xué)報(bào), 2018, 33(6): 1374-1381.

Zhou Shuhan, Zhou Guohua, Mao Guihua, et al. Stability and transient response analysis of current-mode controlled single-Inductor dual-output converter[J]. Transactions of China Electrotechnical Society, 2018, 33(6): 1374-1381.

作者介紹

周國(guó)華，工學(xué)博士/教授，博士生導(dǎo)師。全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文、四川省杰出青年基金獲得者，IEEE Senior Member，西南交通大學(xué)“雛鷹學(xué)者”。曾留學(xué)于美國(guó)弗吉尼亞理工大學(xué)電力電子系統(tǒng)中心(CPES)和香港理工大學(xué)電子與資訊工程系。擔(dān)任IEEE Transactions on Industrial Electronics，IEEETransactions on Power Electronics、IEEE Transactions onCircuits and Systems、電工技術(shù)學(xué)報(bào)、物理學(xué)報(bào)、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)等學(xué)術(shù)刊物的論文評(píng)審人。

已出版學(xué)術(shù)著作2部、譯著1部，發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇(其中SCI收錄源50余篇，EI收錄源60余篇)，申請(qǐng)發(fā)明專利30余項(xiàng)(已獲授權(quán)18項(xiàng))。主持國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、全國(guó)優(yōu)博論文作者專項(xiàng)資金、霍英東高校青年教師基金、四川省杰出青年基金、教育部博士點(diǎn)基金等項(xiàng)目10余項(xiàng)，主研國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目子課題、國(guó)家科技支撐計(jì)劃子課題、企業(yè)委托項(xiàng)目等10余項(xiàng)。

團(tuán)隊(duì)介紹

電能變換與控制實(shí)驗(yàn)室隸屬于磁浮技術(shù)與磁浮列車教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院，研究領(lǐng)域涉及高效功率變換及先進(jìn)數(shù)字控制技術(shù)、分布式發(fā)電與并網(wǎng)逆變技術(shù)、儲(chǔ)能系統(tǒng)及其能量管理、綠色照明電源等。完成和在研科研項(xiàng)目有包括863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目等，研究成果獲高等學(xué)校科學(xué)研究?jī)?yōu)秀成果獎(jiǎng)自然科學(xué)獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)，畢業(yè)博士研究生中，1人獲“全國(guó)優(yōu)秀博士學(xué)位論文”。

團(tuán)隊(duì)現(xiàn)有教師8人，博士生16人，碩士生67人。主要研究方向?yàn)椋含F(xiàn)代電力電子動(dòng)力學(xué)與控制技術(shù)研究、電力電子系統(tǒng)數(shù)字控制技術(shù)、再生能源與分布式發(fā)電系統(tǒng)、新型開(kāi)關(guān)變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和控制方法、智能電源管理與控制技術(shù)。

周述晗，于2014年、2016年在西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院分別獲學(xué)士、碩士學(xué)位，目前在西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院攻讀博士學(xué)位，從事多路輸出開(kāi)關(guān)變換器建模與控制技術(shù)研究工作。

毛桂華，于2016年在西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院獲學(xué)士學(xué)位，目前在西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院攻讀碩士學(xué)位，從事開(kāi)關(guān)變換器數(shù)字控制技術(shù)研究工作。

張凱暾，于2014年、2017年在西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院分別獲學(xué)士、碩士學(xué)位，目前在合肥市陽(yáng)光電源股份有限公司，擔(dān)任系統(tǒng)測(cè)試工程師。

徐順剛，于1998年、2006年、2011年在重慶師范大學(xué)物理與電子工程學(xué)院、電子科技大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院、西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院分別獲學(xué)士、碩士和博士學(xué)位，目前在西南交通大學(xué)電氣工程學(xué)院擔(dān)任高級(jí)工程師。