交錯并聯(lián)式BOOST電路的Pspice仿真分析

摘要：文中研究基于Pspice軟件的交錯并聯(lián)BOOST變換器的拓撲結構，并對其建立仿真模型，進(jìn)而延伸到N個(gè)相同的BOOST拓撲結構的并聯(lián)，從中分析了此種拓撲結構的優(yōu)點(diǎn)，進(jìn)而得出此種拓撲結構適于在功率因數校正電路中應用的結論。
關(guān)鍵詞：交錯并聯(lián)；BOOST拓撲；Pspice仿真；PWM

隨著(zhù)電力電子行業(yè)的發(fā)展，電路設計的復雜程度越來(lái)越高，仿真作為一種便利的設計手段被廣泛的應用于電路設計、分析和驗證中，包括用于電路設計中的一系列仿真軟件如MATLAB中的Simulink及其Pspice等軟件，這些軟件可以對電路中的信號進(jìn)行仿真，讓設計人員了解電路的工作特性，設計人員可以通過(guò)仿真來(lái)預測和驗證電路設計的準確性，具有時(shí)效性強的優(yōu)點(diǎn)，對于科學(xué)研究工作具有十分有用的價(jià)值。筆者在基于Pspice仿真軟件的基礎上對BOOST變換器的并聯(lián)交錯技術(shù)進(jìn)行仿真分析，通過(guò)搭建Pspice模型分析了并聯(lián)交錯BOOST變換器的優(yōu)點(diǎn)，即輸出紋波很小適用于帶載要求紋波小的設備，如應用于計算機的CPU等。

1 DC-DC變換器
DC-DC變換器的基本拓撲結構非為BUCK變換器、BOOST變換器和BUCK-BOOST變換器。由于DC-DC變換器中，輸入端和輸出端共地，所以也稱(chēng)為三端開(kāi)關(guān)變換器。
開(kāi)關(guān)變換器同三端線(xiàn)性調節器有很多相同點(diǎn)，例如輸入電壓不能調節，但是輸出電壓可以調節，在效率要求較高的情況下可以替代線(xiàn)性調節器，開(kāi)關(guān)變化器在輸入跟輸出之間使用的是扼流圈而不是變壓器。
BOOST電路是升壓電路，升壓電感完成升壓，并通過(guò)電容保持電壓值。其結構圖如圖1所示。

，其中N為并聯(lián)的變換器的個(gè)數，本課題中N為2，交錯并聯(lián)BOOST拓撲中的PWM信號的一種時(shí)序圖如圖4所示。

由圖4的驅動(dòng)波形分析撲結構的工作狀態(tài)：
狀態(tài)1當兩個(gè)管子都為高電平時(shí)候，直流電源經(jīng)過(guò)電感與地相連，輸出電容通過(guò)輸出電阻放電，狀態(tài)2兩個(gè)開(kāi)關(guān)管中工，其中一個(gè)為高電平，一個(gè)為低電平，高電平的那只管子通過(guò)電感、開(kāi)關(guān)管與地相連接，另外電感的感生電壓使此時(shí)的電壓方向反向，使正向的二極管導通，然后與輸出電容、輸出電阻相連接；狀態(tài)3開(kāi)關(guān)管都為高電平，直流電壓經(jīng)過(guò)電感與地相連，輸出電容此時(shí)通過(guò)電阻放電，最后狀態(tài)4與狀態(tài)2相反，狀態(tài)2中高電平的開(kāi)關(guān)管在此時(shí)的電平變?yōu)榈碗娖?，原?lái)狀態(tài)2中的低電平的開(kāi)關(guān)管此時(shí)電平變?yōu)楦唠娖?，此時(shí)直流電壓同過(guò)電感，經(jīng)過(guò)高電平的開(kāi)關(guān)管與地連接，由于另一個(gè)并聯(lián)的電感此時(shí)的電壓反向，使二極管正向導通，通過(guò)二極管與電容、電阻連接。
由圖3交錯并聯(lián)Boost電路的Pspice模型所測的各點(diǎn)的波形圖如圖5所示。

在輸出電容為100μF時(shí)和300μF時(shí)，輸出電壓波形如圖6所示。由圖6可知道，增加輸出電容值可以輸出紋波電壓減小。

3 N個(gè)BOOST拓撲結構的并聯(lián)
通過(guò)并聯(lián)多個(gè)不同的BOOST拓撲結構，可以實(shí)現多個(gè)并聯(lián)變換器。采用Giral等人提出的的電流模式交錯驅動(dòng)的方法，實(shí)現控制。其中用二進(jìn)制表示開(kāi)通和關(guān)斷，1為開(kāi)通，0為關(guān)斷。3個(gè)相同的BOOST變換器連接如圖7所示。

3個(gè)相同的BOOST變換器交錯并聯(lián)變換器的PSpice模型如圖8所示。
此種拓撲機構的輸出紋波電壓：(3)
上式中增大C可以減小輸出紋波的大小，另外通過(guò)改變△i也可以紋波電壓發(fā)生變化。

4 結論
交錯并聯(lián)變換器的優(yōu)點(diǎn)是可以減小輸出電壓的紋波，因此此種拓撲結構廣泛應用于功率因數校正中。使負載表現為阻性負載，對電網(wǎng)的影響減小。