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Buck变换器的输出短路火花放电能量及输出本质安全判据
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TN624[电子电信—电路与系统]
  • 作者机构:[1]西安科技大学电气与控制工程学院,西安710054
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:50977077,51277149)资助的课题.
中文摘要:

为得出Buck变换器的输出本质安全判据,基于安全火花试验装置,对其输出短路火花放电特性进行了试验研究,发现其放电过程可分为介质击穿、火花产生、火花维持和火花熄灭四个阶段.基于得出的火花放电特性,对其输出短路火花放电能量进行了深入分析,指出对于给定电感的Buck变换器,当负载电阻RI.小于给定电感对应的临界电阻RLC时,火花放电能量是关于尺L的凹函数;而在RL〉RLc时,是关于吼的凸函数.考虑到实际的参数取值范围,进一步指出:RL〈RLC时的火花放电能量随吼的增加而增大,且在RL=RLC时达到最大值;而在RL〉RLC时,则随着耽的增加,先增大后减小,在增加到特征电阻RL.DCM时达到最大值.得出了变换器在全动态范围内的最危险工况:变换器在输入电压最高及负载电阻等于RL时工作于,此时,短路火花放电能量达到最大值.基于能量等效,提出了可模拟变换器输出短路放电特性的,D等CM效简单电容D电C路M及输出本质安全判据,仿真和试验结果验证了理论分析及所提出判据的正确性和可行性.

英文摘要:

To obtain the output intrinsic safety criterion of Buck converters, the experimental research on its output-short circuit discharge characteristics is conducted by using the safety spark test apparatus. It is found that its spark discharge process can be divided into four stages, i.e., the dielectric-breakdown, spark-generation, spark-keeping and spark-extinguishment. According to the obtained spark discharge characteristics, the output short-circuit spark discharging energy (OSSDE) is deeply analyzed. It is indicated that the OSSDE of the Buck converter with a given inductance is a concave function of load resistance RL when RL is less than the critical resistance RLC corresponding to this inductance, while that is a convex function of RL in the case of RL 〉 RLC. Considering the actual parameter range of the Buck converter, it is further pointed out that when RL 〈 RLC, the OSSDE increases with the increase of RL and reaches its maximum in the case OfRL = RLC; when RL 〉 RLC, the OSSDE first increases and then decreases with the increase Of RL and reaches its maximum in the case of RL,DCM. The most dangerous operating conditions of the converter in whole dynamic range are obtained, i.e., the converter operates in DCM when the input voltage is the highest and RL = RL,DCM. Meanwhile, the maximum OSSDE is achieved. According to the energy equivalence, an output intrinsic safety criterion for Buck converter is proposed by modeling the output short-circuit discharging behaviour as a simple capacitive circuit. The theoretical analysis and proposed criterion are verified by the simulation and experimental results.

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期刊论文 17 会议论文 3 获奖 6 专利 11 著作 1
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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876