级联开关变换器稳定性分析：源变换器与纹波效应

"级联开关变换器中源变换器的稳定性机理研究" 级联开关变换器是一种广泛应用在新能源系统、储能系统、电动汽车以及通信设备中的电力电子装置，它以其高可靠性、高灵活性著称。在这样的系统中，源变换器位于前级，负责提供负载变换器的输入电压；负载变换器则根据需要调整源变换器的输出电流。这种相互作用关系对于整个级联开关变换器的稳定运行至关重要。 早期的研究通过阻抗分析来评估级联开关变换器的稳定性，文献[6]提出了一种基于阻抗比的稳定性判据，即源变换器输出阻抗与负载变换器输入阻抗的比值满足奈奎斯特定理时，级联变换器可以稳定工作。然而，随着变换器结构的复杂化，文献[7-10]提出了更先进的稳定性判据以适应更广泛的工况。 尽管这些阻抗分析方法在一定程度上揭示了级联开关变换器的稳定性，但它们并未充分考虑开关纹波的影响。在实际操作中，负载变换器的输入电流纹波会反馈到源变换器的输出电容，改变源变换器输出电压的波形。这可能导致级联变换器出现快速或慢速的不稳定性，即使阻抗比满足稳定条件。例如，文献[11-14]指出，负载变换器（如Buck变换器）的不连续电流纹波会显著影响源变换器的稳定性。 然而，对于负载变换器（如Boost变换器）产生的连续电流纹波对源变换器稳定性的影响，目前的研究相对较少。通常，当源变换器使用传统的电压型控制时，由于脉冲宽度调制（PWM）产生的锯齿波幅度较大，连续电流纹波的影响可以忽略。但是，如果源变换器采用纹波控制，这种前馈电流纹波的影响不容忽视，文献[15]对此进行了初步探讨。 近年来，纹波控制技术因其简洁的控制电路和快速的瞬态响应特性，在开关电源领域受到广泛关注。这一技术对于理解和改善级联开关变换器中源变换器的稳定性提供了新的视角。未来的研究需要更深入地分析连续电流纹波如何影响源变换器的稳定性，并开发出能够有效应对各种纹波影响的控制策略，以提高级联开关变换器的整体性能和可靠性。