三電平DC/DC變換器的拓撲結構及其滑模控制方法

(c) Push-Pull三電平DC/DC變換器

(d) 半橋三電平DC/DC變換器

(e) 全橋三電平DC/DC變換器

圖3 隔離式三電平DC/DC變換器

3 三電平DC/DC變換器中濾波元件參數的選擇

上述6種非隔離的三電平DC/DC變換器和全橋三電平DC/DC變換器均可以得到三電平輸出波形，從而大大減小了濾波元件的參數。文獻[3,4]詳細分析了一類零電壓零電流開關復合式全橋三電平DC/DC變換器，該變換器的輸出整流電壓高頻交流分量很小，可以減小輸出濾波器，改善變換器的動態性能；同時其輸入電流脈動很小，可以減小輸入濾波器。

下面以Buck三電平DC/DC變換器和傳統的Buck變換器中濾波器的參數設計為例進行比較。圖4表明Buck三電平DC/DC變換器的電感電流最大脈動量僅為Buck變換器的1/4。如果兩者電感電流脈動的最大值相同，那么Buck三電平DC/DC變換器的濾波電感量可減小為Buck變換器的濾波電感量的1/4。

圖4 BuckTL變換器的電感量為Buck變換器電感的1/4

在設計一個電源時，其輸出紋波大小都有明確的限制，據此，可以計算出輸出濾波電容的大小。經過分析，如果電感電流脈動相同，Buck三電平DC/DC變換器的輸出濾波電容放電頻率較Buck變換器提高了1倍，因此其濾波電容是可以減小為Buck變換器濾波電容量的1/2。考慮到電容寄生參數的影響，濾波電容的值要適當放大，并采用多個較小容量電容并聯的方式以減小等效串聯電阻（ESR）。