采用变压器次级辅助绕组的软开关PWM三电平变换器.pdf采用变压器次级辅助绕组的软开关PWM三电平变

文件名称: 采用变压器次级辅助绕组的软开关PWM三电平变换器.pdf

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详细说明：采用变压器次级辅助绕组的软开关PWM三电平变换器pdf,ic,(t)-a-sin(wt 式中:2=16为请振电路的特征阻抗: ;C为谐振频率 n=M/M为变压器辅助绕组与初级绕组的巨比,它小于变压器次级与初级匝比N的一半(忽略漏感和次級整流二极管的结电容间的寄生影响,以简化工作过程的分析)。模式3(t~t)t时刻,厶与C完成了半个谐振周期,眙-2m,电寳C试图通过D放电,然而《,所以反偏。维持电容L保持电压不变,输出功率由主统组承担。模式4(t…t)t时刻s1关断,i给充电,上电压逐渐上升,所以S1是零电压关断。同时放电,此时厶和输出滤波电感L相串联,L一般很大,i近似不变,类似于一个亘流源,C电压线性⊥升, C电压线性下降。 va(ty v(t)=p (5) 初级电压三,次级整流电压与初级电压、降的斜率相同。馍式5〔t~)L时刻次级整流电压下降到维持电睿电压,此时二极管D导通,整流电压随着维持电容电压变化(设C比C,C大得多),C开始为负载提供部分电流。因为漏感储能仍使C充电C放电,初级电压几乎按与先前同样的斜率下降,这意昧着次级整流电压比初级电压下降得慢。初级电压与次级反射电压之差加在漏感上,初级电流开始下降。折算到初级的简化等效电路如图s(a)所示,初级电流和电压以及次级电压为 i, (t)=nI. f cos(o,t)+ inI (a) r:(t}= 1(!:)10 (7) 本 n± (a)模式5(b)模式6(c模式7 图3简化等效电路塑 -sin(wnt+Git+2n k (8) 式中 =C3+C 模式6(t~t)t时刻,G的电压上升到V,C的曰压下降到零,v=0,此时D自然导通。D导道后,C的电压被箝在0,因此可零电压开通S4,S与S1驱动信号之间的死区时间应大于(t-t)。次级电压折算到初鲠后都加在漏感上,初级电流迅速下降。折算到初级的简化等效曰路如图(b)所示。初级电流和次级电压为 . (c)-Icos(.()-Masin(2C)+I (9) ve(t=nEsin(w,t)+Vcos(u, t) (10) 式中模式?(t~t;)t时刻初级电流完全复位,整流电压κs、t)=γ。然后整流二极管D关断,C提供全部负载电淯,整流电压迅速下降,简化等效电路如图3(c)所示。此模式下的整流电压按式(11)线性下降。 (11) 模式8(b~t)t时刻C放电完毕,然后整流二极管D,D同时导道,均分负载电流模式9(4~t)t时刻关断S,此时0,因此S:是零电流关断,以后是S3与S3的死区时间。t 时刻开通S3,由于L的存在,不能突变,所以S3是零电流开通,比路工作进入另半个周期,其工作情况类似于前面的描述。从以上工作模式分析可以看出,这种恋换器可以获得祲打的VG软开关效果,并减小了占空比丢失。 2.2ZZCS软开关效果 2.2.1超前管的zS范围超前管并联的电容首先利用输出滤波电感的能量充电/放比(模式4),然后通过漏感储能充电/放电模式5),因此厉于实现ZVS,但在负载很轻时,超前管的丌S会受到限制。在模式4最后时刻的初级电压等」维持电容电压折算到初級的峰值,初级电流,从能量关系来看,驾实现丌Vs,则襕慼储能要大于或等于维持电容储能,即 L()之2(a+C) ZV.C4+C 12 式(l2)泱定丁前管的zVS范围,从式中可以看出,超前管的ZVS是由变压器匝比,开关管并联电容,变压器漏感和输入电压共同泆定的,当电路中的条件满足式(12)时,在任意负载条件下,超前管都可以实现ZVS。 2.2.2滞后管的ZCS范围从前面的工作原理分析可知,初级电流由维持电容电压来复位。在轻负载下,维捋电容不能完全放电所以充电少,负载越轻,维拉电容峰值电压越低。然而复位电流也随负绂电流的减小而减小,滞后管的ZCS 巾能通讨很低的维持电容电乐获得,因此,鞲后管的xCS变化范围足够宽。 3实验结果个2.7k"的变換器验证了这些特性。入为三相50H/380V,输出为直流27V/0,变换器工作频率为 kHz。超徵昌0NL-805020,=30,M=5,M=2,L=5uH,C=20uF,功率模块为2MBI5CL-120X2。图4—图9为试验得到的波形。实验表明,该变换器可以在较轻负载下实现了软开关 I TDs2l0REFI sIv ID ws 2Ps3P土 L 图4S集电极电压与驱动波形 F'n=600 v cUs/d , 图5S1与S:集电极电压波形 =600 v cUs/div 图E变瓜器初级电流波 oil s/div 10A/di 图7S1零压开通波形1:(50Vdiv) 2: i(10A/div) Ius/'d: v 图8S1零压关断波形1:Fa1(50div) 2: 1,(10A/div) 1us/'d:v +++4+++4+4+44+4+ 图9S零流关断波形L:v(G0N/div) 2: i,2(10A/div) 1l s/d:v 4结语本文提出了一种 ZVECSPWM三电平变挨器,分析了亡的工作原理及设计应考虑的因素。并进行了电路实验。廾关管爾受的电压应力为输入直沇电压的一半,因此,该变换器适用于输入电压铰高釣场合。采用变压器铺助线圈和简单的補玏电路获得 ZvzcS,大大地降低了开关损耗使变換器可以工作在较高的开关频率。这种变换器优点明显,如可以在较宽的负载范围内实现敕开关,占空比损头小, 成本低等作者简介曹立或(1974-),男,士研究生,发表论文3篇,主要研究方向为软开关直流变換器吴保芳(1946-),男,教授,长期从事电丿电子技术旳教竺和科硏工作,发表论文6C多篇·获队和省级科技进步、三等奖3项。

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