【正文】 dynamic response。[18] Pinheiro, Ivo Barbi. Wide load range the threelevel zvs pwm dctodc converter[J]. IEEE PESC, 2003:171~177。[14] 王鴻雁,[J].(6):241~244。[10] 徐洪哲. 降壓式三電平直流變換器的研究[D]. 哈爾濱工業(yè)大學(xué),2008。[6] 阮新波,[J].科學(xué)出版社, 2000:301~303。[2] 劉學(xué)超,潘虹,[J],(3):37~38,94。2. 如何解決開關(guān)管和續(xù)流二極管的電壓應(yīng)力過高問題？ 此次設(shè)計(jì)采用的直流三電平Buck變換器采用兩個(gè)電壓分壓，雙二極管串聯(lián)的電路，使開關(guān)管和續(xù)流二極管的電壓應(yīng)力為輸入電壓的一半，大大改善開關(guān)管工作環(huán)境，有利于選擇合適的開關(guān)管。由圖 4可知：Vo =1/Ts*∫t0t4vABdt =D*Vin (18) ΔILf_L=ILfmax_LILfmin_L =(VinVo)*Ton/Lf =(Vin2Vo)D*Ts/2Lf (19) Io=1/2(ILfmax_L+ILfmin_L) (110) 其中ΔILf_L、ILfmin_L和 ILfmax_L分別為 D 時(shí)的電感電流脈動(dòng)、電感電流最小值和最大值。vAB=0，2兩端電壓均為 Vin/2。定義 D＝Ton/Ts為占空比；ΔILf_H、ILfmin_H和 ILfmax_H分別為 D 的電感電流脈動(dòng)值、電感電流最小值和最大值。開關(guān)模態(tài) 3 與開關(guān)模態(tài) 1 相同，如圖 2 (a)所示。iLf（t）=ILf(t0)+(VinVo)(tt0)/Lf (11)（2） 開關(guān)模態(tài) 2 [t1，t2] （如圖 2(b))t1時(shí)刻關(guān)斷 Q1，Q2繼續(xù)導(dǎo)通，D1導(dǎo)通。不同開關(guān)模態(tài)的等效電路如圖2所示： （a）Q1和Q2同時(shí)導(dǎo)通（b）Q2導(dǎo)通 ，Q1關(guān)斷（c）Q1導(dǎo)通，Q2關(guān)斷（d）Q1和Q2同時(shí)關(guān)斷圖12不同開關(guān)模態(tài)的等效電路D 的工作模式 當(dāng)開關(guān)管的占空比大于 時(shí)，其主要波形如圖3 所示。Q1和 Q2交錯(cuò)工作，其驅(qū)動(dòng)信號相差 180176。[20] ,. K Jain. A bidirectional DCDC converter topology for low power application[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, 2005, 15(4):595~606。[16] Pinheiro, Ivo Barbi. The threelevel ZVS PWM Converter A new concept in highvoltage dcdc conversion[J]. IEEE IECON, 2003:173~178。[12] 石勇,楊旭,[N]. (12):1276~1279。[8] 劉樹林,劉健,鐘久明. BuckBoost變換器的能量傳輸模式及輸出紋波電壓分析[J].:838~843。[4] 李柯平,周繼華,[J],40(06):115~117。做好ppt準(zhǔn)備答辯。確定研究方案。（單純地增加和減少一個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，也可以達(dá)到分壓電容均壓的目的。為了服三電平直流變換器在硬開關(guān)狀態(tài)下工作的諸多問題，提出了各種各樣的軟開關(guān)技術(shù)，以達(dá)到在提高功率變換器開關(guān)頻率的同時(shí)，降低開關(guān)損耗。但是，三電平變換的控制技術(shù)尚不是很完善，本課題通過對隔直電容及均壓控制的研究為在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)高密度，小型化，低成本批量生產(chǎn)提供了可能性。本課題的研究目的是在大功率直流變換器應(yīng)用需求的前提下，通過應(yīng)用三電平變換器技術(shù)，擴(kuò)大元件選擇范圍，提高設(shè)計(jì)的可靠性并降低零件成本。與兩電平逆變器相比，TL 逆變器可以減小輸出電壓中的高次諧波。20％輸入，整流后的直流母線電壓最高將會達(dá)到 640V 左右；如果采用三相 PFC 技術(shù)，直流母線電壓通常會達(dá)到 760800V DC，甚至要達(dá)到 1000V DC 以上。感謝幫助我的同學(xué)和和舍友，由于你們的支持和幫助，我才克服了一個(gè)一個(gè)的問題，順利完成了此次設(shè)計(jì)。[19] Xinbo Ruan, Dayu Xu, Yangguang Yan. A simplified zerovoltageswitching pwm threelevel converter with two clamp diodes[J]. IEEE APEC, 2002:117~119。[15] Lisheng Shi,Mehdi Ferdowsi, Mariesa Crow. Dynamic Response Improvement in a ThreeLevel Buck Type Converter[J]. Missouri University of Science and Technology, Rolla, MO, 65401,1952~1958。[11] 朱德明,秦海鴻,嚴(yán)仰光. 三電平BuckBoost雙向變換器的仿真研究[J]. :19~23。[7] 阮新波, DC/DC 全橋變換器的軟開關(guān)技術(shù)[J]. 科學(xué)出版社, 1999:15~16。[3] 董鋒斌,皇金鋒. 改進(jìn)型三電平Buck直流變換器的建模研究[J],(2):24~26。在輸入輸出條件相同的情況下，與 傳統(tǒng)Buck 變換器相比，直流三電平Buck變換器的濾波電感減小到 1/4，濾波電容減小到 1/2；通過控制電路解決了分壓電容均壓的問題，此方法通過調(diào)整開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間，確保分壓電容均壓。如果PCB設(shè)計(jì)的過大，那么封裝技術(shù)就要改變，或是重新作分割的動(dòng)作。系統(tǒng)功能區(qū)塊圖將系統(tǒng)分割幾個(gè)PCB，不僅在尺寸上可以縮小，也可以讓系統(tǒng)有升級與交換零件的功能。通常在這上面會印上文字與符號（大多是白色的），以標(biāo)示出各零件在板子上的位置。因此，PCB的正反面分別被稱為零件面（Component Side）與焊接面（Solder Side）。要交待的是，如果該電路板是大批量自動(dòng)線生產(chǎn)，可將這種飛線看作為0歐阻值、具有統(tǒng)一焊盤間距的電阻元件來進(jìn)行設(shè)計(jì).焊盤的選擇要考慮以下原則：（1）形狀上長短不一致時(shí)要考慮連線寬度與焊盤特定邊長的大小差異不能過大；（2）需要在器件引腳之間走線時(shí)選用長短不對稱的焊盤往往事半功倍；　 （3）各元件焊盤孔的大小要按元件引腳粗細(xì)分別編輯確定， 。正確的布置原則是：不出歧義，見縫插針，美觀大方。需要的載流量越大，所需的過孔尺寸越大，如電源層和地層與其它層聯(lián)接所用的過孔就要大一些。印刷電路板的設(shè)計(jì)主要指的是版圖的設(shè)計(jì)，需要考慮器件的布局和連接線的布局。當(dāng)D，AB兩點(diǎn)之間的電壓波形如圖55, AB兩點(diǎn)之間的電壓隨著開關(guān)管的開通和關(guān)斷，電壓在110V和220V變換：圖55 D此時(shí)的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖波形如下：圖56 D當(dāng)D，AB兩點(diǎn)之間的電壓波形如下圖57，AB兩點(diǎn)之間的電壓隨著開關(guān)管的開通和關(guān)斷，電壓在110V和0V變換：圖57 D此時(shí)的開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)脈沖波形如下：圖58 D 閉環(huán)仿真根據(jù)設(shè)計(jì)要求，要滿足輸入直流電壓220V，輸出直流電壓100V，在開環(huán)的仿真基礎(chǔ)上增加了PI調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)，通過反饋實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)的控制調(diào)節(jié)。仿真參數(shù)如下：輸入直流電壓： Vin=220V；輸出直流電壓： Vo=100V；輸出直流電流： Io=1A；輸出濾波電感： Lf=；輸出濾波電容； Cf=；開關(guān)管（Q1Q2）:IRF644。振蕩器輸出的方波脈沖對應(yīng)于鋸齒波的下降時(shí)間，故RD同時(shí)決定該方波的寬度。第4章 參數(shù)設(shè)計(jì)及器件選型 第4章 參數(shù)設(shè)計(jì)及器件選型 主電路參數(shù)設(shè)計(jì)給定參數(shù)為：輸入直流電壓Vin=220V；輸出直流電壓Vo=100V；開關(guān)頻率f=20Khz；輸出電壓紋波小于2％；輸出電流Io=1A。通過對Q1占空比的增加控制， 使Cd1的電壓降低，達(dá)到均壓的目的。這里 Cd2的電壓和 Vin的反饋系數(shù)分別為 Kf_in和 Kf_in/2。實(shí)際的控制電路中可采用一個(gè) PWM 控制器SG3525構(gòu)成控制電路。為了實(shí)現(xiàn)交錯(cuò)控制，使得 Q1和 Q2相差 180176?？蛇_(dá)500KHz；（6）開通關(guān)斷延遲小，分別為120ns和94ns；（7）圖騰柱輸出峰值電流為2A。功率器件的柵極驅(qū)動(dòng)電壓范圍為10V到20V；輸出電流的峰值為2A，邏輯電源的范圍為5V到20V，而且邏輯電源地和功率地之間允許+5V的偏移量；開關(guān)的通斷延時(shí)小，分別為120ns和90ns，工作頻率高達(dá)500KHz，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要包括邏輯輸入，電平轉(zhuǎn)換及輸出保護(hù)。由圖可知，1端電位與輸出脈沖寬度成反比，而2端電位則與輸出脈沖寬度成正比。同樣當(dāng)鋸齒波的高度高于A點(diǎn)電壓時(shí)，PWM比較器又輸出高電平，使RS觸發(fā)器置“1”，又使14端輸出低電平，輸出波形如圖33中（f）、（g）所示。當(dāng)振蕩器輸出低電平時(shí)，RS觸發(fā)器進(jìn)入保持狀態(tài)，即輸出“0”，此時(shí)T觸發(fā)器Q輸出的“0”送至或非門U1，此時(shí)U1 的四個(gè)輸入端均為0，故輸出的“1”使T1飽和導(dǎo)通，而T2則截止，11端輸出高電平。振蕩器輸出的方波脈沖對應(yīng)于鋸齒波的下降時(shí)間，故RD同時(shí)決定該方波的寬度。圖33 SG3525主要工作波形內(nèi)部欠壓鎖定電路輸出的“1”同時(shí)還加于內(nèi)部三極管T0的基極，使其飽和導(dǎo)通，從而使PWM比較器反相端變?yōu)榈碗娖剑琍WM比較器的輸出為“1”，使RS觸發(fā)器置“1”，同樣使得SG3525的114端無輸出。圖32 SG3525內(nèi)部原理框圖電路的啟動(dòng)接通電源后，只要輸入電壓高于2V，內(nèi)部欠電壓鎖定電路（Under Voltage Lockout）即開始工作，低于8V時(shí)，該電路即輸出“1”。（15）VCC（引腳15）：偏置電源接入端。（12）Ground（引腳12)：信號地。（8）Soft—Start（引腳8）：軟啟動(dòng)電容接入端。（5）CT（引腳5）：振蕩器定時(shí)電容接入端。在閉環(huán)系統(tǒng)和開環(huán)系統(tǒng)中，該端接給定信號。圖31 SG3525引腳圖（1）（引腳1）：誤差放大器反向輸入端。在輸入輸出條件相同的情況下，與 傳統(tǒng)Buck 變換器相比，直流三電平Buck變換器的濾波電感減小到 1/4，濾波電容減小到 1/2；第3章 控制電路設(shè)計(jì) 第3章 控制電路設(shè)計(jì) PWM控制電路PWM控制電路的作用是將在一定范圍內(nèi)連續(xù)變化的控制量模擬信號轉(zhuǎn)換為PWM信號，該信號的開關(guān)頻率固定，占空比跟隨輸入信號連續(xù)變化。為了使直流三電平Buck變換器正常工作，必須確保分壓電容均壓，因此需要對開關(guān)管的占空比進(jìn)行修正。如果濾波電感電流脈動(dòng)相同，由圖24和圖25可知，直流三電平Buck變換器的輸出濾波電容充放電頻率較Buck變換器提高了一倍，因此其濾波電容可以減小為Buck變換器濾波電容的一半。=/，=/，其中為直流三電平Buck變換器的電感電流最大脈動(dòng)值，為傳統(tǒng)Buck變換器的值。圖28 直流三電平Buck電路的外特性 直流三電平Buck電路的優(yōu)點(diǎn) 電壓應(yīng)力直流三電平Buck電路中的開關(guān)管和續(xù)流二極管電壓應(yīng)力僅是輸入電壓的一半，是直流三電平Buck電路的開關(guān)管的電壓應(yīng)力開關(guān)應(yīng)力的一半，大大改善了開關(guān)管的工作條件，有利于選擇合適的開關(guān)管。Δ （227）Δ （228）穩(wěn)態(tài)時(shí)ΔiON=Δi`OF，由上面兩式可知： （229）將式(224)、(226)、(227)和(229)聯(lián)立，得到：= （230）由式(230)可得：= （231）上式是變換器在 D 時(shí)電感電流斷續(xù)時(shí)的外特性。此時(shí)： (216)式中T`ON———電感電流上升時(shí)間；T`OF———電感電流下降時(shí)間。IG =Iomin=1/2 直流三電平Buck電路外特性在恒定占空比下，變換器輸出電壓與輸出電流的關(guān)系稱為變換器的外特性。 （27）t2時(shí)刻開通 Q2，電路進(jìn)入開關(guān)模態(tài) 3。 D 的工作模式當(dāng)開關(guān)管的占空比小于 時(shí)，其主要波形如圖25 所示,在每一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)包括了4 個(gè)開關(guān)模態(tài)。t3時(shí)刻關(guān)斷 Q2，Q1繼續(xù)導(dǎo)通，電路進(jìn)入開關(guān)模態(tài) 4，如圖 23(c)所示。vAB=Vin/2，Q1和 D2上電壓為Vin/2。在每一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，變換器有四個(gè)開關(guān)模態(tài)。相角。為研究直流三電平變換器，可提取出兩個(gè)基本三電平開關(guān)單元，如圖21 所示，我們稱之為陰極單元和陽極單元。得到直流三電平Buck變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，使直流三電平Buck變換器輸出更加的穩(wěn)定。三平變換技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。非常適用于高輸入電壓和中大功率的應(yīng)用場合，近年來吸引了許多學(xué)者的興趣。傳統(tǒng)的逆變器每個(gè)橋臂只能輸出+Vi