作者：张雷

引言

    随着对电能质量要求的不断提高，电源需要具有较高的功率因数、较小的谐波。传统的LC滤波在一些大功率场合已经不能满足电能质量的要求。现在普遍应用的有源功率因数校正器（PFC），有Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk变换器等，其中以Boost电路的效率最高，因而Boost电路在PFC中得到了广泛应用。

    近年来，随着大功率电源系统的广泛应用，并联技术也得到了快速的发展。并联技术能使变换器在各单元中进行合理的热损耗分配，提高了单元的可靠性和功率密度，减少了成本，并提高系统容错性和运行可靠性。但是，Boost电路的并联会使总电流的纹波比较大。解决这个问题的一种有效方法就是多个并联单元采用交错运行模式。交错运行技术是并联运行技术的一种改进，是指各单元的工作信号频率一致，相角互相错开一定角度，以降低变换器的电磁干扰。但是，并联运行时的均流问题成为设计的主要难题。当两个独立控制的Boost电路并联时，具有较大占空比的电路会流过较大电流。此外，由于各个单元元器件本身参数、元器件寄生参数以及元器件在环境变化时的参数不完全一致等原因也会造成各路的电流不等。

工作原理

    本文中介绍了一种具有耦合电感的交错Boost并联电路，电路图如图1所示。

图1 主电路拓补结构

    其中，L1、L2电感值相同，并且L1、L2之间具有强耦合。为了分析方便，将耦合电感解耦（见图2）。其中，L1`、L2`满足下面关系式。

图2等效电路图

L1`=L1-Lm     ??       （1）

L2`=L2-Lm            （2）

（3）

    式中，L1、L2是原图中的自感，Lm为互感，k为互感系数。

    假设电路工作在连续电流情况下，并假设输入电压恒定，以一个周期的开关模态和主要的波形为例（见图3），下面分析这种带耦合电感的Boost电路在一个周期内电路工作的6个模态。

图3 开关时态及主要波形

    模式a：在t0时刻之前，S1、S2关断。在t0时刻，S1开通，流过L1`的电流开始增加，电感L2`放电，放电的速度满足以下关系式。