【儀表網 研發快訊】隨著大數據和人工智能的迅猛發展，數據中心已成為現代社會的“數字大腦”，在推動數字化進程中發揮了重要作用。為應對數據中心對電源的苛刻需求，如低電壓(<1V)、大電流(>1000A)、快瞬態(>1000A/μs) ，上海科技大學信息科學與技術學院智慧電氣科學中心(CiPES)王浩宇團隊此前提出了電流模式恒導通時間(COT)控制多相串聯電容跨電感式穩壓器，能夠結合串聯電容、跨電感式穩壓器(TLVR)和電流模式恒導通時間(COT)控制技術，顯著提升電源系統的降壓比與動態響應性能。但對于這樣一個高度耦合且非線性的復雜系統，傳統方法難以精確構建其小信號模型。而小信號模型是評估和優化系統性能、確保其穩定性和可靠性的重要工具。
圖1 多相電流模式 COT串聯電容式TLVR系統結構。該系統的功率級包括相互耦合的電容和電感結構，難以直接分析其頻率響應；同時控制端的非線性特性使得傳統方法的分析在高頻處失去準確性。
針對上述難點，上海科技大學王浩宇團隊近日提出了針對多相電流模式COT串聯電容式TLVR系統的小信號模型。研究利用相與相之間的差模信號相互抵消，建立了串聯電容式TLVR結構的共模解耦模型。在此基礎上，研究采用描述函數法，對系統控制環路進行線性化處理，實現了在較低計算量下的高精度小信號建模。所建立的模型體現了新型電源轉換器在穩定性和負載瞬態響應方面的顯著優勢。為驗證模型的準確性，研究團隊開展了相應的仿真與實驗，結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”為題發表于電力電子領域國際期刊IEEE Transactions on Power Electronics。信息學院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境
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