Page 34 - 电力与能源2024年第三期

第 45 卷 第 3 期
电力与能源
308 2024 年 6 月

DOI：10.11973/dlyny202403005
电网技术

基于分数阶模型的 Dickson 型开关电容变换器

时域特性分析

付腾腾，陈 曦

（三峡大学 电气与新能源学院，湖北 宜昌 443000）

摘 要：基于分数阶模型，对 Dickson 型开关电容变换器（SCCs）的时域特性进行了分析。通过建立分数阶微
分方程模型，研究了分数阶效应对电路性能的影响。融合 Dickson 型开关电容拓扑结构，分别对基于分数阶
模型的 Dickson 型升压 SCCs 和降压 SCCs 进行了建模与分析，证明了分数阶模型的准确性和可靠性。该研
究进一步验证了分数阶预估校正法（F-ABM）在电路分析中的有效性，并强调了在设计和优化 SCCs 电路时
考虑分数阶效应的重要性。
关键词：分数阶模型；Dickson 型开关；电容变换器；时域特性
作者简介：付腾腾（2000—），女，硕士研究生，主要从事电力电子研究。
中图分类号：TN710 文献标志码：A 文章编号：2095-1256（2024）03-0308-06
Time-Domain Characteristics Analysis of Dickson Switched Capacitor Converters Based

on Fractional Model

FU Tengteng，CHEN Xi
（School of Electrical Engineering and New Energy，China Three Gorges University，Yichang 443000，

Hubei Province，China）

Abstract：This paper analyzes the time-domain characteristics of Dickson switched capacitor converters (SCCs)
based on fractional model. By establishing fractional differential equation model, the influence of fractional effects
on circuit performance is studied. Integrating the topology structure of Dickson switched capacitor, modeling and
analysis of fractional Dickson boost SCCs and buck SCCs are conducted, demonstrating the accuracy and reliabil⁃
ity of the fractional model. This study further verifies the effectiveness of the fractional predictor-corrector method
in circuit analysis and emphasizes the importance of considering fractional effects in the design and optimization of
SCCs circuits.

Key words：fractional model，Dickson switch，capacitor converter，time-domain characteristics

Dickson 型开关电容变换器（SCCs）作为一种
1 Dickson 型 SCCs 分数阶等效模型
重要的 DC-DC 转换器，在能量转换和电源管理领
域有着广泛的应用 。然而，传统的整数阶模型 1.1 升压型 Dickson 型 SCCs 分数阶电路模型
［1］
往往难以准确描述 Dickson 型 SCCs 复杂的时域 Dickson 型 SCCs 在传统 Dickson 型电荷泵的
［2］
特性，限制了对该电路性能的深入理解和优化 。 基础上有所改进，由充电电容、Mosfet 管和二极管
因 此 ，本 文 基 于 分 数 阶 模 型 ，旨 在 对 Dickson 型 组成。Dickson 型 SCCs 是一种常见的电荷泵电
SCCs 的时域响应进行深入分析，为提高其性能和 路结构，用于将低电压转换为高电压，由多个级联
效率提供理论支持。 的电容和开关管组成，通过逐级充电和放电的方