摘 要

Boost升压电路广泛应用于直流电动机传动、单相功率因数校正（PFC）电路及其他交直流电源中，是十分重要的斩波电路之一。为解决高功率等级时Boost转换器高电压电流应力、高输入电流纹波、高开关损耗等问题，可以采用交错并联技术和磁集成技术。

本文深入研究了基于分立电感的三相交错并联Boost转换器和基于耦合电感的三相交错并联Boost转换器。对两者的研究方法在大体的思路上是一致的。首先根据三个开关管状态的排列组合罗列出8种工作状态，分别计算该种工作状态下电路中各电流的变化率。然后根据开关管驱动信号的占空比确定了具体的3种工作模式，每种工作模式是由哪几种工作状态组成并进行循环的。最后，两者在每个工作模式下，单个电感上的电流纹波和输入电流纹波就可以计算得出，并进行对比，最终整理总结出交错并联技术降低输入电流纹波以及磁集成技术减小电感装置的体积的具体工作原理。

本文利用了MATLAB中的Simulink搭建了基于分立电感的三相交错并联Boost转换器和基于耦合电感的三相交错并联Boost转换器的模型。两个模型都分别在占空比为0lt;Dlt;1/3，1/3lt;Dlt;2/3,2/3lt;Dlt;1的情况下进行一次仿真，一一对应理论分析时的各个工作模式，将所得数据做对比，成功验证了理论分析的正确性以及设计的可行性。

关键词：磁集成电感；交错并联；Boost转换器；电流纹波

Abstract

Boost circuit is widely used in DC motor drive, single-phase power factor correction (PFC) circuit and other AC and DC power supply. It is one of the most important chopper circuits. In order to solve the problems of high voltage current stress, high input current ripple and high switching loss of boost converter in high power level, interleaving parallel technology and magnetic integration technology can be used.

In this paper, three-phase interleaved parallel boost converter based on discrete inductance and three-phase interleaved parallel boost converter based on coupling inductance are studied. The research methods of the two are consistent in general. Firstly, eight kinds of working states are listed according to the arrangement and combination of three switch states, and the change rate of each current in this kind of working state is calculated respectively. Then according to the duty cycle of the driving signal of the switch tube, three specific working modes are determined. Each working mode is composed of several working states and circulates. Finally, in each working mode, the current ripple and the input current ripple on a single inductor can be calculated and compared. Finally, the specific working principles of interleaving parallel technology to reduce the input current ripple and magnetic integration technology to reduce the volume of inductance device are summarized.

In this paper, the model of three-phase interleaved parallel boost converter based on discrete inductor and three-phase interleaved parallel boost converter based on coupling inductor are built by using Simulink in MATLAB. Two models are respectively in the duty cycle of 0 lt; D lt; 1 / 3, 1 / 3 lt; D lt; 2 / 3, 2 / 3 lt; D lt; 1 case of a simulation, one-to-one corresponding to the theoretical analysis of each mode of work, the data obtained by comparison, successful verification of the correctness of the theoretical analysis and the feasibility of the design.

Key words: magnetic integrated inductance; interleaving and paralleling; Boost converter；current ripple

目 录

第1章 绪论 1

1.1 课题研究的背景、目的和意义 1

1.2 交错并联技术的研究现状 2

1.3 磁集成技术的研究现状 3

1.4 课题研究内容 4

第2章 分立电感三相交错并联Boost转换器分析 5

2.1 工作原理 5

2.1.1 分立电感三相交错并联Boost转换器的8种工作状态 5

2.1.2 分立电感三相交错并联Boost转换器的3种工作模式 9

2.2 电流纹波的计算和分析 12

2.2.1 0lt;Dlt;1/3时的电流纹波 12

2.2.2 1/3lt;Dlt;2/3时的电流纹波 13

2.2.3 2/3lt;Dlt;1时的电流纹波 14

2.3 本章小结 16

第3章 磁集成电感三相交错并联Boost转换器分析 17

3.1 工作原理 17

3.1.1 耦合电感三相交错并联Boost转换器的8种工作状态 17

3.1.2 电流变化率的正负分析 23

3.1.3 耦合电感三相交错并联Boost转换器的3种工作模式 23

3.2 电流纹波的计算和分析 24

3.2.1 0lt;Dlt;1/3时的电流纹波 24

3.2.2 1/3lt;Dlt;2/3时的电流纹波 25

3.2.2 2/3lt;Dlt;1时的电流纹波 27

3.3 磁集成电感减小装置体积的作用原理分析 28

3.3.1 占空比为0lt;Dlt;1/3时 28

3.3.2 占空比为1/3lt;Dlt;2/3时 28

3.3.3 占空比为2/3lt;Dlt;1时 29

3.4 本章小结 31

第4章 MATLAB仿真 32

4.1 0lt;Dlt;1/3时两种三相交错并联Boost的MATLAB仿真 32

4.2 1/3lt;Dlt;2/3时两种三相交错并联Boost的MATLAB仿真 35

4.3 2/3lt;Dlt;1时两种三相交错并联Boost的MATLAB仿真 36

4.4 本章小结 40

第5章 总结与展望 41

5.1 总结 41

5.2 展望 41

参考文献 42

致 谢 44

第1章 绪论

• 1. 课题研究的背景、目的和意义

Boost升压电路是一种斩波电路，主要作用是升高电压，即将输入电压按一定的增益升高后输出^[1]。最典型的应用领域有：直流电动机传动、单相功率因数校正（PFC）电路及其他交直流电源。现如今在电力电子技术以高速度不断进步的背景下，对转换器功率等级的要求逐步提高，单个转换器的电压电流应力、输入电流纹波、开关损耗越来越高^[2-3]。

最基本的单个的Boost转换器的主电路图如图1.1所示。