用神經網絡控制的二象限開關電感DC/DC變換器
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摘要：經典的DC/DC變換器，如Buck變換器、Boost變換器、Buck－Boost變換器、羅氏變換器和Cuk變換器[1－5]，通常都是由電感和電容組成，所以它們的體積大而功率密度低。開關電感已被成功地應用于DC/DC變換器中，開創了設計高功率密度變換器的方法。如美國麻省理工學院MIT）JohnG.Kassakian教授為下一世紀未來的汽車設計了一種新的電源系統[6]，該系統的核心就是一個在直流＋42V和－14V之間進行變換的二象限DC/DC變換器。
本文引用地址：http://www.104case.com/article/162458.htmSwitched Inductor Two－ quadrant DC/DC Converter with Neural Network Control
Abstract:Classical DC/DC converters usually consist of inductors and capactiors such as buck converter, boost converter, buck－ boost converter,Luo－ Converters and Cuk－ Converter [1－ 5]. Because all classical converters consist of capactiors and inductors, they have big size and low power density. Switched－ inductor has been successfully employed in DC/DC converters and opened the way to build the converters with high power density. For example, Professor John G.Kassakian of MIT designed a new power supply system for the future car in next century[6].The heart of this system is a Two－ Quadrant DC/DC Converter operating the conversion between＋ 42V and － 14VDC.
Keywords:Switched Inductor Neural Network DC/DC Converter
1前言
運行在QⅢ和QⅣ象限的二象限變換器如圖1所示，它是由二個開關，二個二極管和僅用一個電感L組成的。通常認為源電壓V1和負載電壓V2都是恒定電壓。負載電壓V2可以是蓄電池或電動機的反電勢（EMF）。因為電路是完全對稱的，所以電路的任一端都可以是電源端或負載端。源電壓不一定要高于負載電壓。R是電路的等效電阻。有兩種運行模式：
（1）模式C（象限Ⅲ）：電能由V1端向V2端傳遞；
（2)模式D（象限Ⅳ）：電能由V2端向V1端傳遞。
每種模式都有“通”和“斷”兩種狀態。通常每一種狀態都可以運行在不同的占空比k下。開關的周期是T，此處T=1/f。開關狀態如表1所示。
表1開關狀態（表格中空白欄表示關斷狀態）
| 開關 | 模式C（QⅢ） | 模式D（QⅣ） | ||
|---|---|---|---|---|
| 接通狀態 | 關斷狀態 | 接通狀態 | 關斷狀態 | |
| S1 | 通 | |||
| V1 | 通 | |||
| S2 | 通 | |||
| V2 | 通 | |||
模式C接通狀態如圖2（a）所示：開關S1接通，另一開關S2和所有二極管斷開。在這種情況下，流經V1－S1－R－L回路的電感電流增加，電感L上的電壓接近恒定電壓V1值。
模式C關斷狀態如圖2（b）所示：二極管D2導通，兩只開關和二極管D1斷開。在這種情況下，流經L－V2－D2－R回路的電感電流iL減少，電感L上的電壓接近恒定電壓V2值。電感L傳輸電源能量給負載。電感電壓和電流波形如圖2(c)所示。
模式D接通狀態如圖3（a）所示。開關S2接通，其它開關和二極管斷開。在這種情況下，流經V2－L－R－S2回路的電感電流iL增加。電感L上的電壓接近恒定電壓V2值。
圖1二象限開關電感DC/DC變換器
模式D關斷狀態圖如圖3（b）所示，二極管D1導通，兩只開關和二極管D2斷開。在這種情況下，流經L－R－D1－V1回路的電感電流iL減少，電感L上的電壓接近恒定電壓V1值。電感電流和電壓的波形如圖3（C）所示。
（a）模式C接通狀態圖(b)模式C關斷狀態圖
（c）電感電壓和電流波形
圖2模式C
（a）模式D接通狀態圖 (b)模式D關斷狀態圖
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