一种新颖BUCK多电平变换器
一种新型Buck-Boost变换器
第４ ４卷 第 ５期 ２ ０年 ５月 ０１
电 力 电 子 技 术
Ｐｏ ｒＥｌ ｃｒ ｎ ｃ ｗｅ ｅ ｔｏ ｉ ｓ
Ｖｏ ．４．Ｎｏ５ １ ４ ．
Ｍａ ２ ０ ｙ， ０１
一
种新 型 Ｂ ｃ —ｏ ｓ变换 器 ｕ ｋＢ ｏｔ
高 飞 ，蒋 赢 ， 小妹 ，潘俊 民 赵
（ 上海 交 通 大 学 ， 海 上 ２０ ４ ） ０ ２ ０
Ｕ Ｖ ｌｖ ４ ｇＳ， ｓ ｇ Ｉ ｎＩ Ｔｆ ｏ ｆ
２ 新 型 变 换 器 工 作 原 理 及 模 态 分 析
２１ 工 作 模 态 分 析 ．
新 型 Ｂ ｃ — ｏｓ 变 换 器 基 本 拓 扑 结 构 如 图 １ ｕ ｋＢ ｏｔ ａ 所 示 ，其 中 开 关 管 Ｖ Ｖ ： 率相 同 ， Ｓ和 Ｓ频 占空 比相 同。电路 中选取 同样规 格 参数 的二极 管 Ｖ ＶＤ 与 Ｄ，
只 能 降到输入 电压 的 １ ｔ ／３ ４１ 。经典 Ｂ ｃ ． ｏ ｓ 电路输 ｕ ｋＢ ｏｔ 入 输 出反相 ．而 Ｃ ｋ电路和 Ｚ ｐｃ电路需 要使 用 两 ｕ ｅｉ 个 电感 。所 提 出 的新 型 Ｂ ｃ — ｏｓ 变 换 器 电路 ， ｕ ｋＢ ｏｔ 电 压 变 比为 ｋ ｄ［（ 一 ）， ＝ ／ １ ｄ １ 电路结 构不 复 杂 ， ２ 还可 在 相
Ａ ｖ ｌＢｕｃ Ｂｏ ｓ ｎ ｅ ｔ ｒ Ｎｏ ｅ ｋ． ｏ ｔＣｏ ｖ ｒ ｅ
ＧＡＯ Ｆ ｉ Ｉ ｅ ，ＪＡＮＧ Ｙｉｇ，Ｚ ｎ ＨＡＯ Ｘｉｏｍｅ ， ＡＮ ｕ — ｈｉ ∞ Ｓ ａｇ ａ
Ｕ ｉ ｒ ｔ， ｈｎ ｈ ０ ２ ０ Ｃ ｉａ ｎｖ ｓｙ Ｓ ａｇ ａ ２０ ４ ， ｈｎ ） ｅｉ ｉ
一种新型Buck-Boost变换器
第15卷第4期2020年12月电气工程学报Vol.15 No.4Dec. 2020DOI：10.11985/2020.04.005一种新型Buck-Boost变换器*房绪鹏綦中明王晴晴题晓东(山东科技大学电气与自动化工程学院青岛266590)摘要：针对传统Buck-Boost变换器的输出电压能力有限，输出稳定性较差以及可调占空比范围不足等问题，提出了一种新型Buck-Boost变换器拓扑，对该变换器的工作原理进行了分析，并推导了该变换器的输出和输入电压关系以及电容的电压应力表达式。
与传统Buck-Boost变换器相比，该变换器工作在更合理的占空比范围内，实现了更好的降压效果。
仿真的结果验证了理论分析的正确性。
试验的结果表明，该新型Buck-Boost变换器是可行的。
关键词：DC-DC变换器；占空比；电路拓扑结构；电压应力中图分类号：TM464A New Buck-Boost ConverterFANG Xupeng QI Zhongming WANG Qingqing TI Xiaodong(College of Electrical Engineering and Automation,Shandong University of Science and Technology, Qingdao 266590)Abstrac t：For the problems of traditional Buck-Boost converter including limited output voltage and poor stability, and the adjustable duty cycle range is insufficient, a new Buck-Boost converter topology is proposed. The working process of the converter is analyzed, the output-input voltage relationship of the converter and the voltage stress expression of the capacitor are derived. Compared with the traditional Buck-Boost converter, the new converter can achieve better voltage reduction effect when working in a more reasonable duty cycle range. The simulation results verify the correctness of theoretical analysis, and the experimental results show that the new Buck-Boost converter is feasible.Key words：DC-DC converter；duty ratio；circuit topology；voltage stress1 引言目前，随着社会科学技术的迅速发展,直流电源系统不断优化改良,被广泛地应用于远程数据通讯、工农业生产的自动化设备、机械仪器仪表、交通运输、航空航天等领域，与我国经济各行各业相关联,应用的要求也愈发的严格[1]。
一种新型交错并联型buck变换器
种新 型交错并联 型 ｂ ｕ ｃ ｋ变换器
陈显 东 ， 曹 太 强 ， 黎 凡 森
（ １ ． 西 华 大 学 电气 与 电子 信 息 学 院 ， 四川 成 都 ６ １ ０ ０ ３ ９； ２ ． 流 体及 动 力 机 械 教育 部 重 点 实验 室 （ 西 华 大 学） ， 四川 成 都 ６ １ ０ ０ ３ ９ ） 摘 要 ：通 过 传 统 ｂ ｕ ｃ ｋ变 换 器 的 三 端 口 网 络 模 型 中 引 入 一 个 开 关 电容 ，得 到 了 一 种 新 型 带 开 关 电 容 交 错 并 联 ｂ ｕ ｃ ｋ
的一半 ， 有 利 于 器 件 的 选 择 和 散 热 。 因 此 新 型 变换 器 非 常 适 合 于 低 输 出 电压 、 大 电流 的场合 及输 入 、 输 出 电 压 相 差
较 大 的 系 统 。 最 后 通 过 仿 真 验 证 了理 论 分 析 正 确 性 。
关 键 词 ：ｂ ｕ ｃ ｋ变 换 器 ； 交错 并联 ； 三端ｃ ｒ 中 图 分 类 号１ ０ ． １ ６ １ ５ ７ ／ ｉ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． ０ ２ ５ ８ — ７ ９ ９ ８ ． ２ ０ １ ７ ． ０ ７ ． ０ ３ ８
中 文 引 用 格 式 ：陈 显 东 ， 曹太 强 ， 黎 凡 森 ．一 种 新 型 交 错 并 联 型 ｂ ｕ ｃ ｋ变 换 器 【 Ｊ 】 ． 电子 技 术 应 用 ， ２ ０ １ ７， ４ ３ （ ７ ） ： １ ５ ３ — １ ５ ６ ．
英 文 引 用 格 式 ：Ｃ ｈ ｅ ｎ Ｘ ｉ ａ ｎ ｄ ｏ ｎ ｇ ， Ｃ ａ ｏ Ｔ ａ ｉ ｑ ｉ ａ ｎ ｇ ， Ｌ ｉ Ｆ ａ ｎ ｓ ｅ ｎ ． Ａ ｕ ｏ ｖ ｅ ｌ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｌ ｅ ａ ｖ ｅ ｄ ｂ ｕ ｃ ｋ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ［ Ｊ ］ ． Ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｃ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｏ ｆ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｉ ｑ ｕ ｅ ， ２ ０ １ ７， ４ ３ （ ７ ） ： １ ５ ３ — １ ５ ６ ．
三电平buck变换器原理
三电平buck变换器原理小伙伴，今天咱们来唠唠三电平buck变换器这个超有趣的东西。
你知道吗，buck变换器就像是一个超级魔法师，它的任务呢，就是把高电压变成低电压，就好像把一个大巨人变成小矮人一样神奇。
普通的buck变换器我们可能比较熟悉，但是这个三电平buck变换器可就更酷啦。
三电平buck变换器呀，它的核心就是有三个电平。
这三个电平就像是三个小伙伴，一起合作来完成降压的大任务。
那这三个电平是怎么来的呢？这就涉及到它的电路结构啦。
它的电路里面有好多的电子元件，像电容、电感、开关管这些，它们就像一个小团队一样。
电容就像是一个能量储存小仓库，电感呢就像是一个电流的小管家，而开关管就像是指挥官，指挥着电流的走向。
当电路开始工作的时候，开关管就开始发挥它的魔力啦。
它一会儿打开，一会儿关闭，就像在玩一个很有趣的开关游戏。
当开关管打开的时候，电源的电压就开始给电感和电容充电，这个时候电感就像一个小贪吃鬼，拼命地吸收电能，电容也在旁边默默地储存能量。
这时候的电平就开始发生变化啦，就像是在舞台上表演的演员，从一个状态切换到另一个状态。
然后呢，当开关管关闭的时候，电感可就开始发挥它的作用了。
电感就像是一个很有责任心的小管家，它不希望电流突然消失，于是就把自己储存的能量释放出来，继续给负载供电。
这个时候电容也会把自己储存的能量贡献出来一部分，它们一起维持着负载两端的电压。
这个过程中，三个电平就像是在跳一场优美的舞蹈，相互配合，相互协作，把高电压一步一步地变成低电压。
而且哦，三电平buck变换器还有一个很大的优点呢。
它比普通的buck变换器在降低电压的时候更加平稳，就像一个很稳当的小马车，不会突然颠簸。
这是因为它的三个电平能够更好地控制电压的下降幅度，不会让电压一下子降得太多或者太少。
这对于那些对电压稳定性要求很高的设备来说，简直就是救星啊。
比如说一些很精密的电子仪器，如果电压波动太大，就像一个人在坐过山车一样，那仪器可能就会晕头转向，出现故障啦。
三电平双向buck boost变换器工作原理
1. 引言随着能源需求的不断增长和环境保护的要求，电力系统的高效能与可再生能源的利用变得越来越重要。
双向变换器是一种关键的电力电子设备，用于实现电能的双向流动，可以将电能从一个电源转移到另一个负载，同时还可以将电能从负载反馈到电源。
三电平双向Buck-Boost（TBB）变换器是一种常见的双向变换器拓扑结构，具有高效能和高可靠性的特点。
本文将详细介绍TBB变换器的工作原理及其相关的基本原理。
2. TBB变换器的结构TBB变换器由两个互补的功率开关和两个电感组成。
其中，两个功率开关可以分别被称为高侧开关和低侧开关。
这两个开关可以通过PWM（脉宽调制）控制方式进行开关，从而实现电能的双向流动。
TBB变换器的拓扑结构如下图所示：在TBB变换器中，高侧开关和低侧开关可以通过PWM信号进行控制，实现不同的工作状态。
通过控制高侧开关和低侧开关的开关时间，可以实现电能的双向流动，并且能够实现电能的升压和降压功能。
3. TBB变换器的工作原理3.1 升压模式在TBB变换器的升压模式下，高侧开关和低侧开关的工作状态如下：•高侧开关：打开状态•低侧开关：关闭状态在这种工作状态下，电能从输入电压源流向电感L1，然后通过高侧开关，流向输出负载。
在这个过程中，电感L2起到储能的作用，通过储存电感L1中的能量，实现电能的升压功能。
当高侧开关打开时，电感L1中的电流开始增加，同时电感L2中的电流开始减小。
当高侧开关关闭时，电感L1中的电流开始减小，同时电感L2中的电流开始增加。
通过不断重复这个过程，可以实现电能的升压。
3.2 降压模式在TBB变换器的降压模式下，高侧开关和低侧开关的工作状态如下：•高侧开关：关闭状态•低侧开关：打开状态在这种工作状态下，电能从输入电压源流向电感L2，然后通过低侧开关，流向输出负载。
在这个过程中，电感L1起到储能的作用，通过储存电感L2中的能量，实现电能的降压功能。
当低侧开关打开时，电感L2中的电流开始增加，同时电感L1中的电流开始减小。
三电平双向buckboost变换器工作原理
三电平双向buckboost变换器工作原理三电平双向buck boost变换器是一种电力电子器件，用于将直流电压转换为其它电压水平。
它可以根据输入电压和输出电压之间的关系，实现升压、降压或反向变压。
下面是关于三电平双向buck boost变换器的工作原理的详细解释。
1. 三电平双向buck boost变换器的基本结构：三电平双向buck boost变换器通常由四个开关管（通常是功率MOSFET）和两个电感组成。
这四个开关管被分成两个对称的分支，每个分支由一个上管和一个下管组成。
其中，两个开关管相邻的引脚连接在一起，形成一个节点。
开关管和电感的连接方式取决于所需的转换功能。
此外，变换器还包括输入电容和输出电容来降低输入和输出电压的纹波。
2.工作原理：降压模式：在降压模式中，输入电压高于输出电压。
当开关管1和开关管4被打开时，电流流过L1和D2，电感L2装满并蓄积能量。
当开关管1和开关管4关闭，开关管2和开关管3打开时，电池的电能被释放到输出电容上。
这样可以将输入电压降低到所需的输出电压。
升压模式：在升压模式中，输入电压低于输出电压。
当开关管1和开关管3打开时，电流流过D1和L2，电感L1装满并储存能量。
当开关管1和开关管3关闭，开关管2和开关管4打开时，电感L1的能量被释放到输出电容上。
这样可以将输入电压提高到所需的输出电压。
3.三电平操作：在三电平操作中，开关管1和开关管3可以在高电平和低电平之间切换，开关管2和开关管4可以在高电平和开路之间切换。
通过合理的控制开关管的导通和断开时机，可以实现不同的电压变换功能。
总结而言，三电平双向buck boost变换器是一种高效、灵活的电力转换器。
它可以实现输入直流电压到输出直流电压的升压、降压或反向变压。
在不同的操作模式和电压电流条件下，通过控制开关管的导通和断开时机，可以实现所需的电压变换功能，提高电力转换效率和稳定性。
三电平buck直流变换器的研究
三电平buck直流变换器的研究
Buck 直流变换器是一种常用的交流电源变换器，用于将输入的交流电压转换为直流输出。
三电平 buck 直流变换器是一种具有三个电平输出的 buck 变换器，可以同时输出高低两个电平输出，以及一个额外的电平作为反馈电压。
这种变换器的优点是可以提供更高的输出电压精度和更低的噪声水平。
进行研究时，可以通过以下步骤进行:
1. 确定研究目标：例如研究三电平 buck 直流变换器的性能和设计方法等。
2. 查阅相关文献：查阅相关文献，了解三电平 buck 直流变换器的工作原理、结构和性能特点等。
3. 进行分析和建模：对三电平 buck 直流变换器进行分析和建模，包括器件、电路和负载的建模等。
4. 进行仿真和实验：使用仿真软件和实验设备，对三电平 buck 直流变换器进行仿真和实验，以评估其性能和设计方法。
5. 优化设计：通过对三电平 buck 直流变换器的设计和优化，提高其性能和效率。
进行研究时，需要遵守相关法规和规定，确保研究过程中的安全和合法性。
buckboost变换器工作原理
buckboost变换器工作原理小伙伴们！今天咱们来唠唠buck - boost变换器这个超有趣的东西的工作原理呀。
你可以把buck - boost变换器想象成一个超级有魔法的小盒子。
这个小盒子呢，就像是一个能量的魔术师，能把输入的电压变来变去。
咱们先说说这个变换器的组成部分吧。
它有电感呀，就像是一个小小的能量储存库。
这个电感可神奇了呢，它就像一个很贪吃的小怪兽，当电流流过的时候，它就会把能量储存起来。
还有电容呢，电容就像是一个稳定器，它的作用就是让输出的电压变得平滑一些，不要像调皮的小孩子那样上蹿下跳的。
当然啦，还有开关管，这个开关管就像是一个小门卫，它决定什么时候让电流通过，什么时候把路给堵上。
那它到底是怎么工作的呢？当开关管导通的时候呀，就像是打开了一扇通往电感的大门。
电流就会欢快地流进电感，电感这个小贪吃鬼就开始储存能量啦。
这个时候呢，电容也在旁边静静地看着，它可能在想：“哼，你先储存着，等会儿还得我来让电压稳定呢。
”这个时候的输入电压就会给电感充电，同时呢，因为电容之前储存了一些能量，所以负载也能得到一部分能量供应。
然后呢，当开关管断开的时候，这可就有趣了。
电感这个储存了能量的小怪兽可不愿意就这么干等着呀。
它就会把自己储存的能量释放出来，这个时候电流就会改变方向，通过二极管流向电容和负载。
电容呢，就开始发挥它稳定电压的作用啦。
它把电感释放出来的能量变得更加平滑，这样输出的电压就不会突然变得很高或者很低啦。
你看，这个buck - boost变换器就这么在开关管的导通和断开之间，把输入电压变成了我们想要的输出电压。
如果我们想要降低电压，它就能像一个小工匠一样，精心地把电压给降下来；如果我们想要升高电压呢，它也能巧妙地把电压给升上去。
而且呀，这个buck - boost变换器在很多地方都超级有用呢。
比如说在那些需要不同电压等级的电子设备里。
就像你的手机充电器，它可能就用到了类似的原理哦。
手机电池需要一个合适的电压来充电，如果输入的电压不合适，这个变换器就能把它变成合适的电压，这样就能安全又快速地给手机充电啦。
多电平Buck型开关变换器的建模研究
ｔｌ ｒｓ ｌ ｅ ｆ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｎ ｓ ｆ ｃ ｎ ｒ ｌｓｒ ｔｇ ｅ ． ｏ ｔ ｅ ｌ — ｖ ｌａ ａｙ ｉ ａ ｄ ｄ ｓｇ ｆ ｓ ｉ ｈ ｎ ｏ ｖ ｒ・ ａ ｅ ｕ ｔ ｖ ｒ ｙ ｔ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｅ ｓ ｏ ｏ ｔ ｔａｅ ｉ ｓ Ｆ ｒ ｏ ｒ ｍｕ ｔ ｌ ｅ ｎ ｓｓ ｎ ｅ ｉｎ ｏ ｗ ｔ ｉｇ ｃ ｎ ｅ ｔ ｓ ｉ ｈ ｏ ｈ ｉ ｅ ｌ ｃ
摘要： 根据 多 电平 Ｂ ｃ ｕｋ型开 关变 换器 工作 原理 ， 低频 、 在 小信 号 、 纹波 的假设 条件 下 ， 小 利用 状态 空间平 均法 和 欧拉 公式 建立 了从控 制到 输 出的数 学模 型 ． 分析 可知 多 电平 与二 电平 Ｂ ｃ ｕ ｋ型变 换器 的数 学模 型具有 一致 性 。设 计 了补偿 网络对 系统 进行 了 串联 校 正 ， 仿真 和实 验验证 了数 学模 型和控 制策 略 的合理性 ， 为其 他 多 电
２１ 电 路 拓 扑 及 模 态 ．
图 １示 出 Ｂ ｃ ｕ ｋ型 三 电平 直 流 变 换 器 电 路 拓
由 于 多 电平 直 流 变 换 器 相 对 于 二 电平 变 换 器 具 有 开 关 管 、 流 二 极 管 的 电压 应 力 小 ， 而 使 开 续 从
关 变 换 器 的体 积 减 小 等特 点 ， 因此 在 大 、 功 率 的 中
２ Ｂｃ ｕ ｋ型 三 电 平 直 流 变 换 器 原 理 与 建 模
（ ｏ２ １ Ｊ ４ ８ ；ｈ ａｘ ｒ ｉｃａ Ｋ ｙＬ ｂｒｔｒ ｏ ｎ ｕｔａ ｕ ｍ ｔ ｎＧ ａｔＮ ．０ ０Ｓ４ ） Ｎ ．０ ｏＫ ６ ） Ｓ ａｎｉＰｏ ｎｉ ｅ ａｏａｏｙｆ Ｉｄ ｓ ｉ Ａ ｔ ａ ｏ ｒｎ（ ｏ２ １Ｊ０ ２ ｖ ｌ ｒ ｌ ｏ ｉ
一种新型零电流三电平Buck变换器的研究
Ｓ ｕ ｙ ｏ ａ ｎｏ ｅ ｅ ｏ－ｃ ｒ ｅ ｔ ｗｉｃ ｉ ｈｒ ｅ ｌｖ ｌＢｕ ｋ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｔ ｄ ｎ ｖ ｌｚ ｒ ｕ ｒ ｎ －ｓ ｔ ｈ ｎｇ ｔ ｅ ｅ ｅ ｃ ｏ ｖ ｒｅ
ＨＯＵ Ｓ ｉＹｉｇ， Ｉ ｏ， Ｉ Ｚ ｏ Ｃ ｅ Ｊ ｉＭｉｇ ｈ ｎ Ｌ Ｎ Ｍａ Ｌ Ｕ ａ ｈ ｎ，Ｉ Ｌ ｎ
针 对 该 电 路 的 这 些 特 点 ， 其 进 行 改 进 。 图 １ａ 所 对 （） 示 开 关 谐 振 单 元 为 参 考 文 献 【 】 的 零 电 压 多 谐 振 开 关 ５中 单 元 ， 用 图 １ｂ 的改 进 开 关 单 元 来 代 替 。 采 （）
ｓ ｉ ｈ ｃ ｌ ａ ｄ Ｔ ｗ ｔｈ ｃ ｌ．Ｂｅ ａ ｓ ｆ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｈ Ｌ ｃ ｌ，ｔｅ ｖ ｌ ｇ ｔｅ ｓ ｏ ｅ ａ ｔ ｅ ｓ ｔｈ ｓ ｉ ｈ ｌ ｆ ｔ ａ ｎ ｗ ｔ ｅｌ ｎ Ｌ ｓ ｉ ｅ１ ｃ ｃ ｃ ｕ ｅ ｏ ｈ ｐ ｌ ｔ ｆ ｔ ｅ Ｔ ｅｌ ｈ ｏｔ ｅ ｓ ｓ ｆ ｔ ｃ ｉ ｗ ｃ ｅ ｓ ａｆ ｏ ｈ ｔ ｉ ｃ ｏ ａ ｒ ｈ ｖ ｉ ｔｅ ｔ ｄｔ ｎ ｌ Ｄ ｈ ｒ ｉ ｏ ａ Ｃ— ｏ ｖ ｒ ｒ ．Ｔ ｅ ｓｍｕ ａｉ ｎ ｒ ｓ ｌ ｏ ｅ Ｚ ａ ｉ ＤＣ ｃ ｎ ｅ ｅ ｔｓ ｈ ｉ ｌ ｔ ｅ ｕ ｔ ｆ ｔ Ｃ— ＶＳ Ｐ Ｍ ｏ ｖ ｒ ｒ ｉ ｐ ｖｄ ｄ ｔ ｖ ｒ ｙ ｔｅ ｐ ｒｏｍａ ｃ ｆ ｔｅ ｏ ｈ Ｚ Ｗ ｃ ｎ ｅ ｅ ｓ ｒ ｉｅ ｏ ｅ ｉ ｈ ｅ ｒ ｎ ｅ ｏ ｈ ｔ ｏ ｆ ｆ ｎ ｗ Ｚ Ｓ Ｔ Ｗ Ｍ ｏ ｖ ｒ ｒ ． ｅ Ｃ Ｌ Ｐ ｃｎｅ ｅ ｔｓ
结 构 ， 对 改 进 拓 扑 的 控 制 策 略 做 了相 应 的研 究 。 外 ， 针 另
基于互补PWM控制的BuckBoost双向变换器在超级电容器储能中的应用
基于互补PWM控制的BuckBoost双向变换器在超级电容器储能中的应用一、本文概述随着可再生能源的快速发展和电动汽车的广泛应用，高效、稳定的能量转换和存储技术成为研究热点。
其中，BuckBoost双向变换器作为一种能够在宽输入电压范围内实现升降压转换的电力电子设备，在能量存储系统中发挥着重要作用。
而超级电容器作为一种具有高功率密度、快速充放电性能的储能元件，与BuckBoost双向变换器的结合将为能量存储和转换带来新的可能性。
本文旨在探讨基于互补PWM（脉宽调制）控制的BuckBoost双向变换器在超级电容器储能中的应用。
文章将介绍BuckBoost双向变换器的基本工作原理和互补PWM控制的实现方法，分析其在能量转换过程中的优势。
然后，文章将详细讨论如何将BuckBoost双向变换器与超级电容器相结合，构建高效稳定的储能系统。
在此基础上，文章将进一步探讨该储能系统在可再生能源并网、电动汽车能量回收等领域的应用前景和潜在优势。
本文的研究将为提高能量转换效率、优化储能系统性能提供理论支持和实践指导，对于推动新能源和电动汽车领域的发展具有重要意义。
二、超级电容器储能系统概述随着可再生能源和电动汽车等领域的快速发展，储能技术已成为当前研究的热点。
在众多储能技术中，超级电容器因其独特的性能优势，如充放电速度快、循环寿命长、功率密度高等，受到了广泛关注。
超级电容器储能系统（Supercapacitor Energy Storage System, SCESS）结合了超级电容器的这些优点，为电力系统和电子设备提供了高效、可靠的能量存储和释放方案。
超级电容器储能系统主要由超级电容器、充电/放电控制单元、能量管理单元以及辅助设备等组成。
超级电容器负责存储电能，其内部的电极材料和高效电解液保证了快速充放电和高能量密度的特性。
充电/放电控制单元则负责控制超级电容器的充放电过程，确保系统的稳定运行。
能量管理单元则负责监控系统的运行状态，根据实际需求调整充放电策略，实现能量的最优利用。
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Ｕ ： ＝ Ｕ Ｕ ＝ 二Ｕ ’ ３ ‘ ， ‘ ３ 。
， Ｉ
放大 ，后送人 比较器载波信号进行 交截 ，该控 制 电路前一部分是 比例积分 电路 ，后一部分 是 同相放大 电路 ，因此使用该控制方法可 以使 输
出 电压在允许的范围 内可调。
确性。
换成 电源也许 满足 该模块 电压 为 ，同时对 应 电容充放 电，换成 电源后 电源吸收能量 和释 放能量 。 在Ｂ ＵＣ Ｋ 四 电平直 流变换 器 中，要使 为 使 开关管 应力 各位 两 电平 Ｂ Ｕ ＣＫ变换 器 的三 分之一 ，必须使 电源 Ｕ１ ， Ｕ２ （ 或 电容 ＣＩ ， Ｃ２ ） 满
Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｏ ｎ ｉ ｃ ｓ● 电力电子
一
种新颖 Ｂ Ｕ ＣＫ多 电平变换器
文／ 王俊 之 付 正洲 胡翰 文 刘 阳
模块构成 ，为使 开关管应力各为一半 ，其 中电 本 文基于 高压 直流斩 波需要 ， 提 出 了一种 级联 式 Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ多电平变
４ Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ 四 电平 直 流 变换 器 闭 环 仿 真
为 验 证 以 上 分析 正确 性 ，在 ｓ ａ ｂ ｅ ｒ 环 境
或 亏 ，
【 关键 词 】太阳能光Ｉ 彳 犬发电 构成方法 多电平变换 器 仿真实验 ３ ． １工作模态分析
。
下对 该 电路进 行仿 真实 验。结 合其 在光 伏发
Байду номын сангаас
池需要将 太 阳 电池 经 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变 换进行 充 电， 大功率光伏 电池组 串联个 数增多 ，蓄 电池充 电 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ斩 波 电路 中器件 耐压 要求增 高 ，多 电
平直 流变换器减少 了器件 耐压 ，同时减少了变 换器成 本。 多 电平直 流变 换器 的 发展是 建立 在多 电 图ｌ ：一个开关周期 内３ － 作模 态 上图 １ 给 出 了 ＢＵ ＣＫ四 电平直 流变 换器 电感 电流连续时的稳态波形 ，下面对该变换器
换 器 的 构 成 方 法 ， 给 出 一 族 新 型 Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ多 电 平 变 换 器 拓 扑 。对 Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ
换器开关应力的； 。
３ ． ２ 控 制 电路 设 计
容 供 电模块 电容 电压 应为 输入 电压 的一 半 ，
ｒ
÷ 。两个供电模块进行级联， 若将电容
本变 换器 采 用 电压 瞬 时值反 馈控 制 ，将
一
一
升；
１ Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ － 电平 直 流 变 换 器
普通 ＢＵ ＣＫ变换器对 器件 耐压要求较高 ，
了该级联式四 电平拓扑的正确性。 （ ２ ）模态 ２ ｓ 、ｓ 导通 ，ｓ ． 关 断，次级
电源 供 电 ，电感电流上升 ；
参考文 献
【 ｉ ］ 张少如 ，张云清 ， 王利 军 ， 韩永 典 ． 太阳 能发 电中 Ｄ Ｃ ／ Ｄ Ｃ变 换 器控 制 ［ Ｊ ］ ．河 北 ： 河北工业大学学报 ， ２ ０ １ ０ ． 【 ２ ］ 刘凤 君 ．多 电平逆 变技 术 及 其应 用 ［ Ｍ ］ ．
工作模式加 以分析 ，在 分析 之前 ，仍然要作如
下假设 ：
图 ２ ： 电路 主 要 波形
平逆 变器的基础上 ，对于 多电平逆变器 已经形
５结论 （ １ ）开 关管 、二 极管 、电感、 电容 均为 成 了三类基 本拓扑 ， 在 拓扑方面已经比较成熟 ， 理想器件 ； 基于直流的 Ｂ ＵＣ Ｋ多 电平 电路变换原理 ， 有 进行 Ｎ 电平 拓扑 拓展 的体 系。 由于 电力 电 （ ２ ） 电容 ｃ足够 大 ， 可以近似看成 电压源。 提 出了一 种级 联式 Ｎ 电平 构成 方法 ，给 出了 子变换器在 各领域的广泛应用 ，对其 高压 、大 个开关周期将有如下开关模态 ： 族级联式 Ｎ 电平拓扑结构。 功率 场合 运用特性有 了更高要求 ，除了对器 件 （ １ ）模态 １ ｓ 、ｓ 、ｓ ， 全部 导通 ，电源 对Ｂ ＵＣ Ｋ 四电平直 流 电路工 作原理 进行 性能要求更 严格 之外 ，利用多 电平技术进行拓 直接给 电感与 负载供 电，电感 电流ｆ 线性 上 分析 ，并对其进行 了闭环控制仿真实验 ，验证 扑改进也是一种 可行方法 。
输 出的电压采样与直流基准 电压进行 比例 积分
四电 平进 行 了详 细 的分析 ，从 理 论 上 分 析 了该 变 换 器 的 ＿ Ｙ － 作 原 理 以及输 出电感 前端 出现 的四种 电 平 ， 使 用 了 电压 瞬 时 值 反 馈 控 制 的 策略 ，给 出了控 制 电路原 理框 图，进行 了仿真 实验。 仿真 结 果 表 明 了该 类变换 器的可 行 性和正
输 出为 ４ ８ Ｖ。
３ Ｂ Ｕ Ｃ Ｋ 四 电平 直 流 变 换 器 分 析
近 年来 太 阳能光 伏 发 电技 术得 到 了前所
未有 的发展 ，太 阳能光伏发 电作为一种可再 生
能源对缓解 能源 危机、保护生态环境等具有重
大的意义 。由于 太阳电池的端 电压随负载和 日
照强度而变化 ，使得 输入 直流 电压不稳定 ，这 样 就需要蓄 电池对 太阳 电池的 电压钳位 ，蓄 电
电中 的 运 用 ，输 入 电压 ｕ ， ＝ ３ １ １ Ｖ，辅 助 电源 Ｕ ． ＝２ ０ ８ Ｖ， Ｕ ＝１ ０ ４ Ｖ。 额 定容 量 为 ５ ０ ０ Ｖ Ａ， 负 载功 率 因数 一 ０ ． ８ ５ ～ ０ ． ８ ５ ， 开 关 频 率 为 ４ ０ Ｋ Ｈｚ 。 电感 Ｌ取 ２ ０ ｍＨ。仿 真得到 输出 电压 Ｕ ＝４ ８ Ｖ。仿真得 出主 要波 形如 图 ２ 。， 占空 比为 ０ ． Ｉ ５ ４比较小 ，电压有 四个 电平。输 出电 压 波形 ，可见 输出 电压 纹波在 ３ ７ ０ ｍＡ左右 ，