2  Buck-Boost型高频隔离式多电平逆变器理论基础

2。1  基本flyback变换器

Buck-Boost型高频隔离式多电平逆变器每个工作状态都可以等效为一个基本变换器。本文将首先对变换器在不同模式下的工作原理进行分析。

基本变换器电路结构如图2。1所示，其由变压器，开关管，整流二极管，滤波电容和负载构成。变压器原边电感为，副边电感为；原边电感电流为，副边电感电流为。输出电压电流为。在导通时两端承受反向电压无法导通，输入的能量存入变压器中。在S关断后，电感电流通过整流二极管续流，变压器储存的能量通过二极管向负载释放。

图 2。1  2。2  工作模式分析

a)电流断续模式          b) 电流临界连续模式           c)电流连续模式

图 2。2  基本变换器工作波形如图2。2所示。图中为开关管驱动电压波形，为两端电压，为两端承受的电压，和分别是流原副边的电感电流。变压器变比，（为变压器原边绕组匝数，为变压器副边绕组匝数）。为开关管S的占空比，为开关周期。为电感电流断续时降到零所用时间。

2。2。1  电流断续模式

电流断续工作模式时，副边电感电流在下个周期开通之前已经下降到零。在下个周期重新导通时，和从零开始上升。其波形如图 2。2(a)所示。 

在一个周期内表达式如下：

在一个开关周期内，输入变换器的能量为：

变换器向负载输出的能量为：

假设在理想状态下，变换器传输效率为1。则在一个开关周期内有:

原边电感电流的峰值为：

副边电感电流峰值为：

保证变换器工作在模式下，则需有，即：

2。2。2  电流连续模式

电流连续模式时，在开关关断时间结束时副边电感电流将大于0。下一个周期重新导通时，原边电感电流从一个固定大小上升。在一个周期内原、副边电感电流相对于开关初始导通时刻变化量表达式如下：文献综述

在稳态工作情况下，在一个周期结束回零，则有：

即2。2。3  临界电流连续模式

这种情况下，关断的时间和下降到零所用时间相等。在重新开通时，从零开始上升。其电流电压关系同时满足(2-5)和(2-12)。可得：

若电路工作在模式下，则最小输出电流平均值，即：

设变换器的输出功率为，效率有：

代入式(2。14)可得在模式下，原边电感需满足：

在时，式(2。13)中达到最大值：

代入式(2。13)，可得临界模式下输出电流与电压关系为：

将式(2。14)代入式(2。5)，可得模式下输出电流与电压关系表达式：

2。3  不同工作模式下电流应力比较

假设变换器在和两种模式下的输出功率相同，最大占空比。下面对和两种工作模式下电感电流的峰值和有效值大小进行比较。

2。3。1  DCM工作模式来:自[优.尔]论,文-网www.youerw.com +QQ752018766-

为方便比较，假设变换器在最大占空比输出时恰好处于临界连续模式，变压器原边电感值为：

代入式(2。16)可得原边电感电流峰值为：

由断续三角波电流有效值与峰值的关系可得原边电流有效值：

2。3。2  CCM工作模式

假设变换器原边电感是临界模式原边电感的倍，则有：

代入式(2。10)，可得原边电感电流在时间内变化量为:

原边电感电流梯形波中值：

原边电感电流峰值为：