双Buck电路并联系统设计与稳定性分析

1. 双Buck电路并联系统概述

在直流微电网和分布式供电系统中，多台DC-DC变换器的并联运行是实现功率扩容和冗余备份的常见方案。其中，双Buck电路并联系统因其结构简单、可靠性高而备受青睐。这种拓扑结构由两个独立的Buck变换器组成，通过共同连接至直流母线实现功率共享。

Buck变换器作为最基本的降压型DC-DC拓扑，其并联运行时面临的核心挑战是如何实现各模块间的均流控制。传统方案中，VDCM（电压下垂控制模式）和下垂控制是两种典型策略。VDCM通过调节输出电压参考值来实现功率分配，而下垂控制则模拟同步发电机的调频特性，建立输出电压与输出电流之间的线性关系。

关键提示：在实际工程中，双Buck并联系统的稳定性不仅取决于控制策略本身，更与各模块参数的一致性密切相关。即使采用相同的控制算法，参数差异也可能导致系统振荡。

2. 下垂控制原理与实现

2.1 下垂控制基本方程

下垂控制的核心思想是通过引入虚拟阻抗，建立输出电压与输出电流之间的负相关关系。其数学表达式为：

code复制Vout = Vref - Rd * Iout

其中，Vref为额定参考电压，Rd为下垂系数，Iout为变换器输出电流。当下垂系数相同时，各并联模块会自动按容量比例分配负载电流。

2.2 数字实现方案

现代电力电子系统通常采用数字控制实现下垂算法，其典型实现流程包括：

1. ADC采样输出电压和电感电流
2. 计算下垂电压调整量：ΔV = Rd * I_L
3. 生成电压环参考：Vref' = Vref - ΔV
4. 执行电压环和电流环双闭环控制

在STM32等MCU上的代码实现关键点：

c复制// 下垂控制算法示例
float DroopControl(float Vref, float Iout, float Rd) {
    float Vout_ref = Vref - Rd * Iout;
    return VoltageLoop(Vout_ref);  // 电压环控制
}

2.3 参数设计要点

下垂系数Rd的选择需要权衡两个矛盾因素：

• 较大的Rd有利于均流精度，但会导致输出电压偏差增大
• 较小的Rd维持了电压精度，但均流效果变差

工程经验公式：

code复制Rd = ΔVmax / (1.