1输入电源2工作特性
当只有输入电源2(Uin2)供电时，双输入升压变换器的电路拓扑如图6(a)所示，其等效电路如图6(b)所示。在这种情况下，双输入升压变换器的工作原理与只有输入电源1供电时相同，通过2个开关电容网络中的电容电压累加升压，得到相同的输出效果。
2性能分析
2.1电容电压
每个开关电容网络中的电容电压大小相等，为输入电压的1/(1D)倍，通过前级Boost电路的升压和2个开关电容网络中电容电压的累加实现变换器升压的作用。
2.2电感电流纹波
图7给出了双输入升压变换器的电感电流波形。图7(a)为电感L1的电流iL1波形，图7(b)为电感Lo的电流iLo波形，其中IL1、ILo分别为电感L1、Lo的平均电流。由于电感L1、L2的电流波形相近，因此以电感L1的电流波形为例进行分析。
2.3电路瞬时特性分析
任何一个输入电源工作时，该变换器的工作原理都相同，因此，本文以输入电源1工作情况为例分析该变换器的瞬时特性。
3仿真分析与实验研究
3.1仿真分析
为验证基于开关电容网络的双输入升压变换器理论分析的正确性，本文基于Matlab/Simulink搭建了仿真模型。以双输入升压变换器为例，仿真参数：输入电源电压Uin1=Uin2=20V，工作在开环状态，占空比D=0.50。输入电感L1=L2=1mH，输出滤波电感Lo=2mH，开关电容网络中的电容均取47F，输出滤波电容Co=100F，开关频率fs=100kHz，负载R=610。占空比D=0.50时，变换器的升压比为5。图9为双输入升压变换器分时供电时的仿真波形，其中0~0.3s期间为输入电源1单独工作，0.3~0.6s期间为输入电源2单独工作。图9(a)~(c)给出了变换器中电感L1、L2和Lo的电流波形，当输入电源1工作时，流过电感L1的电流大小为0.85A，而流过电感L2的电流大小为0；当输入电源2工作时，流过电感L1的电流大小为0，而流过电感L2的电流大小为0.85A，验证分时供电的正确性。此外，输入电感L1、L2电流纹波小，输出滤波电感Lo的电流大小为0.17A，电流纹波比前者略大。输入电感电流大小是输出电感电流大小的5倍，与升压比大小5相比较，二者刚好满足变换器的功率守恒原理。图9(d)~(f)给出了开关电容网络中的电容电压和输出电压波形，电容电压大小近似为40V，输出电压接近100V，满足理论计算值，且电容电压和输出电压纹波都较小，其中输出电压纹波更小。
3.2实验研究
为进一步验证双输入升压变换器的工作性能，对该变换器进行了实验研究，采用仿真实验参数，其中开关管S选用IRF640N，二极管均选用肖特基二极管IN5819。图10给出了双输入升压变换器的实验波形，其中，US1、US2分别为开关管S1、S2的端电压，UD11、UD12、UD23分别为二极管D11、D12、D23的反向端电压。图10(a)为输入电源1工作时的实验波形，图10(b)为输入电源2工作时的实验波形，均包括开关管端电压波形、二极管端电压波形、电容电压、输出电压波形(包括其纹波电压波形)以及输入输出电流波形。需要说明的是，开关管端电压是指开关管的漏极与源极之间的电位差，二极管端电压是指二极管的阴极与阳极之间的电位差，为反向端电压。比较图10(a)与图10(b)可知，在相同的工作条件下，输入电源1与输入电源2分时工作的输出效果相同，验证了仿真分析的正确性。此外，该变换器的输出电压稳定，接近100V，为输入电源电压的5倍，纹波大小为2.0V；开关电容网络中的电容电压都为40V，为输入电源电压的2倍，纹波大小为1.5V；2种工作情况下的输入电流波形相近，纹波相对较小，同时输出电流波形也相近，但会出现一些小幅度的电流冲击，这是因为开关电容网络中电容的充放电特性引起的。除此之外，还可以看出，在这2种输入电源工作下，开关管和二极管电压应力大小接近40V，即为输入电源电压的1/(1D)倍，电压应力较小。开关管S1和S2由同一信号隔离驱动，当这2个开关管导通时，3个二极管都关断；当这2个开关管关断时，3个二极管都导通。开关管和二极管的工作状态与理论分析一致。
4结语
本文基于开关电容网络提出一种新型双输入升压变换器，通过2个开关电容网络的并联，实现较大的输出电压，同时该变换器具有以下优点：1）升压能力强，控制电路简单；2）输入电流连续且纹波小，输出电压纹波小；3）开关管电压应力小；4）电容电压应力小，因而降低了对电容的要求，减小了电路体积和成本；5）输入电源1和输入电源2分别工作时，并联的开关电容网络都参与工作，增大了元器件利用率。此外，利用该双输入升压变换器的构建思想，可以实煤炭机电论文现基于多个开关电容网络并联的多输入升压变换器。
作者：唐荣波 侯世英 陈剑飞 单位：重庆水利电力职业技术学院 输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室
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