串聯升降壓型轉換器 指導教授：蔡明村 博士 研 究 生：吳東璿 2018/9/22
大綱 前言 串聯升降壓轉換器架構 控制方法 模擬波形 實測波形 2018/9/22
一、前言 本文介紹的串聯升降壓型轉換器，此架構藉由電感與控 制開關來達到升壓與降壓效果即可實現升壓型與降壓型DC-DC轉換器的架構 常使用於燃料電池所組成的混合動力系統。 2018/9/22
二、串聯升降壓轉換器架構 2018/9/22
串聯升降壓轉換器架構分析(1/2) 當操作在buck模式時： Q2持續OFF 且在CCM條件下輸出 與輸入的比值為： 2018/9/22
串聯升降壓轉換器架構分析(2/2) 當操作在boost模式時： Q1持續ON 且在CCM條件下輸出 與輸入的比值為： 2018/9/22
控制方法(1/5) 本文所採用的控制系統為峰值電流模式控制系統，除了設有電壓回授電路之外，還設有電感電流回授迴路。 2018/9/22
控制方法(2/5) 峰值電流模式控制系統是利用電感電流(Ifb)以及輸出電壓誤差訊號(Iref)做比較，將比較後的誤差值當作輸入訊號(Vc)，輸入至脈衝寬度調變器。 電流模式控制的主要優點是線路穩壓非常穩定，補償電路設計較為簡單，即使負載出現較大的變動也能保持穩定可靠 2018/9/22
控制方法(3/5) 其中： Vc為控制電壓 Vm是三角波的最大振幅 且 ，K的數值介於0~2之 間 2018/9/22
限電流電路-實驗波形(1/2) CH2為參考電流值(Iref) CH3為限制電流電壓(Va) CH4為經過PI的輸出電 壓誤差訊號(VIref) 此圖為VIref > Va時 2018/9/22
限電流電路-實驗波形(2/2) CH2為參考電流值(Iref) CH3為限制電流電壓(Va) CH4為經過PI的輸出電 壓誤差訊號(VIref) 此圖為VIref < Va時 2018/9/22
模擬波形(1/3) 2018/9/22
模擬波形(2/3) 2018/9/22
模擬波形(3/3) 2018/9/22
實測輸出、入電壓電流波形 CH1:輸入電壓 CH2:輸入電流 CH3:輸出電壓 CH4:輸出電流 輸入功率: 143.520W 輸出功率: 2018/9/22
實測輸出、入電壓電流波形 CH1:輸入電壓 CH2:輸入電流 CH3:輸出電壓 CH4:輸出電流 輸入功率: 337.792W 輸出功率: 2018/9/22
實測輸出、入電壓電流波形 CH1:輸入電壓 CH2:輸入電流 CH3:輸出電壓 CH4:輸出電流 輸入功率: 536.55W 輸出功率: 2018/9/22
結論 本文所介紹的串聯升降壓架構，具有架構簡單、低元件應力、低切換、低成本、易實現的優點，但與Cuk轉換器及全橋式轉換器相比具有較低的效率與較大的漣波。 此外，因為總能量需要儲存在磁性元件，然後在每個開關周期釋放到輸出，造成效率降低，又由於脈動電流，傳導損耗很高。 2018/9/22
參考文獻 F. Caricchi, F. Crescimbirii, A. Di Napoli ” 20 kW Water-cooled Prototype of aBuck-Boost Bidirectional DC-DC Converter Topology for Electrical Vehicle Motor Drives” Dong Lei1,2, Wang Xueping 1, Liu Zhen1, Liao Xiaozhong1, 2 “A New Soft Switching Bidirectional Buck or Boost DC-DC Converter” Hao Cheng and Keyue Smedley “Wide Input Wide Output (WIWO) DC-DC Converter” 2018/9/22
謝 謝 各 位 2018/9/22