Page 45 - 电力与能源2024年第五期

吴 立，等：双脉冲测试参数设计与四开关 Buck-Boost DC-DC 变换器效率评估 577

并选取最小值为 L。若 L τ1，max < L τ2，min，则返回第 在已搭建完成的双脉冲测试硬件试验平台的
三步，减小 τ 2 的预设值，直到确定 L 为止，若 τ 2 减小 基础上，进行了单管双脉冲试验。SiC-MOSFET
到 τ 2，min 还未确定 L，则返回第二步增大 τ 1，max 的预 单管双脉冲试验结果如图 4 所示。
设值。
第五步，根据下式确定 τ 3 的值，最后按照式

（9）计算 C Bus。
（13）
τ 3，min≤τ 3≤0. 5τ 1
3 试验验证
图 4 SiC-MOSFET 单管双脉冲试验结果
3.1 试验平台的搭建
经过式（4），式（8），式（10）和式（14）的推导计
Buck-Boost 双向 DC-DC 变换器硬件测试平
算可知，以 TMS320F28335 为核心的主控板输出
台如图 3 所示，右上角所示的 DC-DC 变换器由两
脉冲宽度分别为 12 μs 和 5 μs、间隔时间为 4 μs 的
个 Buck-Boost 并联而成。
脉冲信号。脉冲信号经过信号驱动板后传递给主
功率板进行双脉冲测试。

由试验波形可以看出，在 t 0 时刻，DSP 发出第
一个脉冲信号，开关管饱和导通，电感电流线性上
t
升； 1 时刻，第一个脉冲信号结束，电感电流由上管
t
的二极管续流，此电流非常小，几乎检测不到； 2 时
刻，第二个脉冲的上升沿到达，被测开关管再次导

通，续流二极管进入反向恢复，反向恢复电流穿过
t
开关管，电流探头上可以捕捉到这个电流； 3 时刻，
图 3 基于四开关 Buck-Boost 双向变换器的
开关管断开，由于母线杂散电感的存在，电压出现
双脉冲测试硬件试验平台
尖峰。经过计算， 脉冲的冲击约占电压的 80%，
为了测试 SiC-MOSFET 单管和双管并联的 在正常范围内。
开关损耗，功率板上一个变换器中的开关管由一
SiC-MOSFET 双 管 双 脉 冲 试 验 结 果 如 图 5
个 SiC-MOSFET 构成，如图 3 中标注 3 的椭圆所 所示。主控板输出的 PWM 信号经过信号驱动板
示，另一变换器中的开关管由两个 SiC-MOSFET
后传递给主功率板，进行双管双脉冲测试。由图 5
并联构成，如图 3 中标注 4 的椭圆所示。整个控制
可以看出：两个开关管的电流基本实现重合；随着
系统以 TMS320F28335 为核心。图 3 右下角所示
脉冲时间的延长，电感电流偏差逐渐减小。
电路为四开关 Buck-Boost 变换器拓扑结构，其两
端完全对称，通过调整占空比可实现功率的双向
流动，详细控制方法见文献［13］，在此不再赘述。
3.2 参数设计与试验测试
通过前述公式，在指定电压 U set 为 80 V，指定
电流 I set 为 4 A，电流下降率 K i 为 1.5%，电压下降

比例 K v 为 1%，负载电感的寄生电阻 R es( L ) 为 0.1~ 图 5 SiC-MOSFET 双管并联双脉冲试验结果
0.2 Ω 的条件下，计算出双脉冲测试参数应该为： 3.3 损耗计算
τ 1=15 μs，τ 2=4 μs，τ 3=5 μs，L=147 μH， C Bus= 为了获得不同工作模式下 SiC-MOSFET 的
21 μF。 开 关 损 耗 ，本 文 对 单 管 和 双 管 并 联 模 式 下 SiC-