[发明专利]一种冗余容错Buck-Boost变换器

说明书

本发明公开了一种冗余容错Buck‑Boost变换器，涉及电力电子技术领域。本发明基于传统TSBB电路提出了一种改进的Buck‑Boost变换器，主要是通过改变原有拓扑电路结构以及增加了一个额外的功率开关管进行改进设计；改进后的拓扑电路具有的额外功能是具有容错性能，利用一个额外的功率开关管可以实现对拓扑原有的两个开关管的容错功能；改进后的拓扑电路同样可以工作在Buck、Boost、Buck‑Boost任意一种工作模式下。本发明拓扑相比于传统TSBB具有容错功能，并且仅仅利用一个额外的功率开关管就可以实现对拓扑本身任意一开关管进行容错；由于两个开关管都进行了接地，因此在设计驱动电路方面，更加便捷。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，特别是涉及一种冗余容错Buck-Boost变换器。

背景技术

在过去的几十年里，电力电子技术不断发展，同时DC-DC技术得到了极大的发展，DC-DC技术的研究一直在进行，主要研究方向在拓扑性能、控制性能、可靠性等方向，同时它广泛应用于各中行业中，小到家用电器，大到混合电动汽车、电网、工业传动、航天、可再生能源等领域。例如在一些交流电机驱动系统中，Buck-Boost电路起到了非常重要的作用，其在系统响应中的性能，对驱动系统稳定有着重要意义。

电力电子开关管故障容错拓扑，可以同时对功率开关管开路故障和短路故障进行容错，进一步提高了电力电子拓扑的可靠性。针对传统的两开关Buck-Boost电路拓扑进行改进，目的是从拓扑可靠性方面进行改进，提高其相应的性能。提出了新的Buck-Boost电路拓扑，使得TSBB(Two-switch buck–boost)电路在其关键应用领域(电动汽车、工业生产、航天等)具有更好的性能和更高的可靠性。

发明内容

本发明提供了一种冗余容错Buck-Boost变换器，解决了以上问题。

为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明的一种冗余容错Buck-Boost变换器，基于传统TSBB电路提出了一种改进的Buck-Boost变换器，主要是通过改变原有拓扑电路结构以及增加了一个额外的功率开关管进行改进设计；

改进后的拓扑电路具有的额外功能是具有容错性能，利用一个额外的功率开关管可以实现对拓扑原有的两个开关管的容错功能；

改进后的拓扑电路同样可以工作在Buck、Boost、Buck-Boost任意一种工作模式下，任意一种工作模式下都可以实现容错功能。

进一步地，在所述Buck模式下工作，分为两个工作状态：

第一个状态：电源直接给负载充电，此时拓扑电路中S1开通，S2关闭，形成较大电流回路；

第二个状态：续流阶段，此时拓扑电路中S1、S2关闭，电流经过拓扑电路中的D1、L、D2进行续流。

进一步地，在所述Boost模式下工作，分为两个工作状态：

第一个状态：拓扑电路中Vi给电感L充电，同时拓扑电路中C中能量向负载供电，此时拓扑电路中S1、S2开通，电流流经L、D2，形成电流回路；

第二状态：拓扑电路中Vi和L同时给负载供电，此时拓扑电路中中S1开通、S2关闭，电流经过拓扑电路中L、D2、负载、S1。

进一步地，在所述Buck-Boost模式下工作，分为两个工作状态：

第一个状态：拓扑电路中电源给电感L充电，同时拓扑电路的C中能量向负载供电，此时S1关闭，S2开通，电流流经L、S2，形成电流回路；

第二个状态：拓扑电路中L给负载供电，此时拓扑电路中S1、S2关闭，电流经过L、D1、D2。