【儀表網(wǎng) 研發(fā)快訊】隨著大數(shù)據(jù)和人工智能的迅猛發(fā)展，數(shù)據(jù)中心已成為現(xiàn)代社會的“數(shù)字大腦”，在推動數(shù)字化進程中發(fā)揮了重要作用。為應(yīng)對數(shù)據(jù)中心對電源的苛刻需求，如低電壓(<1V)、大電流(>1000A)、快瞬態(tài)(>1000A/μs) ，上海科技大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院智慧電氣科學(xué)中心(CiPES)王浩宇團隊此前提出了電流模式恒導(dǎo)通時間(COT)控制多相串聯(lián)電容跨電感式穩(wěn)壓器，能夠結(jié)合串聯(lián)電容、跨電感式穩(wěn)壓器(TLVR)和電流模式恒導(dǎo)通時間(COT)控制技術(shù)，顯著提升電源系統(tǒng)的降壓比與動態(tài)響應(yīng)性能。但對于這樣一個高度耦合且非線性的復(fù)雜系統(tǒng)，傳統(tǒng)方法難以精確構(gòu)建其小信號模型。而小信號模型是評估和優(yōu)化系統(tǒng)性能、確保其穩(wěn)定性和可靠性的重要工具。
 

　　圖1 多相電流模式 COT串聯(lián)電容式TLVR系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。該系統(tǒng)的功率級包括相互耦合的電容和電感結(jié)構(gòu)，難以直接分析其頻率響應(yīng)；同時控制端的非線性特性使得傳統(tǒng)方法的分析在高頻處失去準確性。
 

　　針對上述難點，上海科技大學(xué)王浩宇團隊近日提出了針對多相電流模式COT串聯(lián)電容式TLVR系統(tǒng)的小信號模型。研究利用相與相之間的差模信號相互抵消，建立了串聯(lián)電容式TLVR結(jié)構(gòu)的共模解耦模型。在此基礎(chǔ)上，研究采用描述函數(shù)法，對系統(tǒng)控制環(huán)路進行線性化處理，實現(xiàn)了在較低計算量下的高精度小信號建模。所建立的模型體現(xiàn)了新型電源轉(zhuǎn)換器在穩(wěn)定性和負載瞬態(tài)響應(yīng)方面的顯著優(yōu)勢。為驗證模型的準確性，研究團隊開展了相應(yīng)的仿真與實驗，結(jié)果表明該模型在高頻條件下依然保持了良好的準確性。
 

　　該成果以“Small-Signal Modeling and Loop Analysis of Ultrafast Series Capacitor Trans-Inductor Voltage Regulator with Constant On-Time Control”為題發(fā)表于電力電子領(lǐng)域國際期刊IEEE Transactions on Power Electronics。信息學(xué)院2023級碩士研究生李晨曦為第一作者，王浩宇教授為通訊作者，上科大為第一完成單位。
 

圖2 所提出的小信號模型以及實驗測試環(huán)境