[发明专利]非反极性Buck-Boost变换器组合调制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种非反极性Buck-Boost变换器的调制方法，该调制方法应用于电源系统实现高效率的升压、降压功能，属于功率电子变换技术范畴。

背景技术

在信息、通信系统应用中，直流分布式电源系统(Direct Current Distributed Power System, DC-DPS)得到了广泛的使用，最简单DC-DPS的系统架构如图1所示，其中负载点变换器（Point of Load, POL）和板载电源（On Board Power Supply, OBPS）直接将母线电压单独变换成负载需要的电压。由于负载的供电电压越来越低，而功率需求越来越大，通常会提高母线电压以减小母线上的线损。因此，即便负载之间没有电气隔离的需求，仍然需要隔离型电路拓扑来实现大幅度降压。而隔离型变换器无论是复杂程度还是成本都要比非隔离型变换器高。因此，减少系统中隔离型变换器的使用量，采用母线隔离的方式成为一种趋势。

图2给出的中间母线架构（Intermediate bus arcitecture, IBA）正是在这样应用背景中提出的，它保留了图1所示的分布式电源系统的优点，并且降低了其复杂程度和成本，同时也使得系统的功能更为强大，因此IBA-DC-DPS正逐渐成为现代信息、通信以及服务器等高性能电子设备的主要电源系统结构。IBA-DC-DPS由前端变换器（Front-end converter, FEC）、DC/DC变换器、POL、OBPS、低压VRM以及备份电池组成。由于引入了中间母线（即图中母线II），功率转换由传统的两级增加到三级。

前端变换器用于实现AC/DC变换，通常由电磁干扰（Electro-magnetic interference, EMI）滤波器、功率因数校正（Power factor correction, PFC）变换器以及DC/DC变换器组成。前端变换器大多采用N+1结构备份工作，以提高系统的可靠性、可维护性。前端变换器中DC/DC变换器用于将PFC的输出电压进行降压以获得直流母线电压I。

母线I后的DC/DC变换器用于将母线I变换成母线II，也就是中间母线，同时实现两者之间的电气隔离。因此它也被称之为中间母线变换器（Intermediate bus converter, IBC）。而POL、OBPS和低压VRM用于将中间母线电压变换到负载所需要的电压，它们通常为Buck变换器及其改进电路结构。

在系统正常工作时，由市电向负载供电。当市电故障或断电时，母线I上的备份电池承担起给负载供电的任务。由于电池的引入，母线I存在一个比较宽的输入范围。并且，在绝大多数情况下，系统工作于额定输入的状态，因此，如何提高IBC全范围的工作效率尤其是额定点的工作效率成为一个重要的研究课题。

发明内容

本发明的目的是针对电池供电场合提出基于额定输入电压优化的非反极性Buck-Boost变换器的调制方法，提出变换器中两桥臂分别采用不同的调制方式，即前沿调制、后沿调制，或交错双沿调制，藉此降低电感的电流脉动，提高变换器直接功率比重，提高变换器的效率。

本发明的目的是通过以下方式实现的：

1、一种非反极性Buck-Boost变换器的调制方法，其特征是：该方法对主控管Q1与主控管Q2分别采用以下三种方式调制；

1）当主控管Q1采用后沿调制，主控管Q2采用前沿调制；

2）当主控管Q1采用前沿调制，主控管Q2采用后沿调制；

3）主控管Q1与Q2均采用双沿调制，且两者三角载波180度交错。

通过配置两个主控管工作于不同的调制模式，最大程度增大Q1导通时间同时减小Q1与Q2同时导通的时间。

其中，主电路结构也可采用同步整流的非反极性Buck-Boost变换器。

本发明与现有技术相比主要特点如下：

两个桥臂采用不同的调制方式，根据实际需求可以工作于单模式和多模式状态，实现全输入范围的高效率变换，并保证额定输入电压范围效率最优。

附图说明

附图1原有直流分布式电源系统。

附图2现有中间母线结构的直流分布式电源系统。

附图3现有非反极性Buck-Boost变换器拓扑。

附图4传统的非反极性Buck-Boost变换器d₁= d₂时主要波形。