[发明专利]一种新型交错并联BUCK变换器及其纹波消除方法

权利要求书

1.一种新型交错并联BUCK变换器，其特征在于，包括：2n+2个绝缘栅双极型晶体管IGBT、n+1个电感器以及两个电容器；n为自然数；

所述2n+2个IGBT为S_S1、S_S2、S_P1、S_P2、S_P3、S_P4、… 、S_P(2n-1)、S_P(2n)；所述n+1个电感器为L_S、L_P1、L_P2、… 、L_Pn；所述两个电容器为电容器C_S以及电容器C_P；

S_S1、S_S2、L_S构成第一个BUCK电路，所述第一个BUCK电路为第一相桥臂；S_P1、S_P2、L_P1构成第二个BUCK电路，所述第二个BUCK电路为第二相桥臂；S_P3、S_P4、L_P2构成第三个BUCK电路，所述第三个BUCK电路为第三相桥臂；以此类推，S_P(2n-1)、S_P(2n)、L_Pn构成第n+1个BUCK电路，所述第n+1个BUCK电路为第n+1相桥臂；其中，所述第二相桥臂到所述第n+1相桥臂并联，并联后的桥臂直接与所述电容器C_P并联连接，所述电容器C_S串联在所述第一相桥臂的电感器L_S和所述电容器C_P之间；所述第一相桥臂作为输出纹波补偿桥臂，所述第二相桥臂到所述第n+1相桥臂均作为功率桥臂，用于功率传输；

所述功率桥臂以具有相同的占空比D_P和开断频率f_P的PWM控制信号进行开断，所述功率桥臂之间引入360/N的相对相移；N为所述功率桥臂的数量；

所述输出纹波补偿桥臂的开断频率f_S为所述开断频率f_P的N倍，所述输出纹波补偿桥臂的占空比D_S为其中D_P＝0.3。

2.一种新型交错并联BUCK变换器的纹波消除方法，其特征在于，所述纹波消除方法应用于权利要求1所述的新型交错并联BUCK变换器，所述纹波消除方法包括：

将功率桥臂以具有相同的占空比和开断频率的PWM控制信号进行开断，并获取所述功率桥臂的数量；

根据所述功率桥臂的数量确定所述功率桥臂之间的相对相移、输出纹波补偿桥臂的PWM控制信号的开断频率以及占空比；

获取每相所述功率桥臂上的直流电流，并根据每相所述功率桥臂上的直流电流确定所有功率桥臂的总电流；

根据所述相对相移确定所述总电流的三角形纹波；

根据所述输出纹波补偿桥臂的PWM控制信号的开断频率以及占空比确定所述输出纹波补偿桥臂上直流电流的三角形纹波；所述输出纹波补偿桥臂上直流电流的三角形纹波的频率幅值与所述总电流的三角形纹波的频率幅值相同；所述输出纹波补偿桥臂上直流电流的三角形纹波的波形与所述总电流的三角形纹波的波形互补；

叠加所述输出纹波补偿桥臂上直流电流的三角形纹波以及所述总电流的三角形纹波，输出电流纹波为0的直流电流；

所述功率桥臂之间相对相移为360/N；N为所述功率桥臂的数量；

所述输出纹波补偿桥臂的开断频率f_S为开断频率f_P的N倍，所述输出纹波补偿桥臂的占空比D_S为其中D_P＝0.3。

3.根据权利要求2所述的新型交错并联BUCK变换器的纹波消除方法，其特征在于，每相所述功率桥臂内的绝缘栅双极型晶体管IGBT的PWM控制信号互补导通；所有的功率桥臂均处于连续导通模式。

4.根据权利要求2所述的新型交错并联BUCK变换器的纹波消除方法，其特征在于，所述输出纹波补偿桥臂内的IGBT的PWM控制信号互补导通。

5.根据权利要求2所述的新型交错并联BUCK变换器的纹波消除方法，其特征在于，所述总电流的三角形纹波的纹波幅值为每相所述功率桥臂上直流电流的三角形纹波的纹波幅值的N分之一，所述总电流的三角形纹波的纹波频率为每相所述功率桥臂上直流电流的三角形纹波的纹波频率的N倍；N为所述功率桥臂的数量。