zvs移相全橋變換器設(shè)計說明-在線瀏覽
2025-05-25 07:25本頁面
【正文】 關(guān)管開關(guān)過程中變換器工作在諧振狀態(tài)，實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)或零電流開關(guān)，其他時間均工作在PWM控制方式下。，研究主電路中各參量的設(shè)計方法，包括:輸入整流橋、逆變橋、輸出整流二極管的選型，輸入濾波電路母線支撐電容的設(shè)計，高頻變壓器及諧振電感的設(shè)計，輸出濾波電路中濾波電感及濾波電容的設(shè)計。T1T4是四支主功率管，D1D4為主功率管的反并聯(lián)二極管，TR是輸出變壓器，其原副邊繞組匝數(shù)比K=N1/N2， VD1和VD2是輸出整流二極管，Lf和Cf是輸出濾波電感和電容，RL是負(fù)載。所謂移相控制方式就是T1和T2輪流導(dǎo)通，各導(dǎo)通180度電角度，T3和T4亦如此，但是T1(或T2)和T4(或T3)不同時導(dǎo)通，兩者導(dǎo)通差a電角度，如圖 (b)所示。通過控制T1T4四只開關(guān)管，在AB兩點得到一個幅值為Vin的交流方波電壓，經(jīng)過高頻變壓器的隔離和變壓后，在變壓器副邊得到一個幅值為Vin/K的交流方波電壓，然后通過由VD1和VD2構(gòu)成的輸出整流橋，在CD兩點得到幅值為Vin/K的直流方波電壓。在某一時刻先關(guān)斷T1，原邊電流從T1上轉(zhuǎn)移到C1和C2支路上，給C1充電，同時C2被放電。在這個過程中，漏感Lrk和濾波電感與串聯(lián)，而且Lf很大，因此可以認(rèn)為原邊電流Ip近似不變，類似于一個恒流源。當(dāng)C1的電壓上升到Vin時，C2的電壓下降到零，T2的反并聯(lián)二極管D2自然導(dǎo)通，此時開通T2就是零電壓開通。 從上面的分析可以得到:超前橋臂在關(guān)斷時，輸出濾波電感與漏感串聯(lián)，原邊電流是一個恒流源，因此超前橋臂只能實現(xiàn)零電壓開關(guān)，不能實現(xiàn)零電流開關(guān)，而且超前橋臂容易實現(xiàn)零電壓開關(guān)。當(dāng)T4關(guān)斷時，原邊電流從T4上轉(zhuǎn)移到C3和C4支路上，給C4充電，同時C3被放電。當(dāng)C4的電壓上升到Vin時，C3的電壓下降到零，T4的反并聯(lián)二極管D4自然導(dǎo)通，此時開通T4就是零電壓開通。同理于T3關(guān)斷的情況。此時與C3和C4諧振的能量是由漏感Llk提供的。 從上面的分析可以得到:(1)滯后橋臂實現(xiàn)ZVS的能量是漏感的能量。(3)漏感能量與負(fù)載有關(guān)。反之越小。2)滯后橋臂的零電流開關(guān) 如果續(xù)流狀態(tài)處于電流復(fù)位模式，則當(dāng)T4關(guān)斷時，原邊電流為零，T4是零電流關(guān)斷。同理于T3關(guān)斷的情況。(2)滯后橋臂開關(guān)管兩端不能并聯(lián)電容，否則在開關(guān)管開通時，其并聯(lián)電容上的電壓不能為零，其能量將全部消耗在開關(guān)管中，使開關(guān)管發(fā)熱，而且還會在開關(guān)管中產(chǎn)生很大的電流尖峰，造成開關(guān)管的損壞。否則在開關(guān)管開通時，就會產(chǎn)生很大的開通電流尖峰，容易損壞開關(guān)管，從而失去了零電流開通的條件。2)給同一橋臂關(guān)斷的開關(guān)管的外部附加電容充電。也就是說，要實現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開通，必須滿足下式，輸出濾波電感與是與諧振電感L。另外參與諧振的還有變壓器的勵磁能量Wmag(相對很小，可忽略)，因此要實現(xiàn)超前橋臂的ZVS，只要滿足，變壓器副邊是短路的，此時整個變換器就被分為兩部分，一部分是原邊電流逐漸改變流通方向，其流通路徑由全橋提供。此時用來實現(xiàn)ZVS的能量只是諧振電感L，中的能量，如果不滿足(222)式，那么就無法實現(xiàn)ZVS。 在移相控制ZVS PWM DCDC全橋變換器中，輸出整流電路一般有兩種，一種是全橋整流方式，一種是全波整流方式。當(dāng)輸出電壓比較低，輸出電流比較大時，為了減少整流橋的通態(tài)損耗，提高變換器的效率，一般采用全波整流方式。全波整流方式圖給出了副邊全波整流方式的電路圖及其換流波形。在（t2t5）時段里，變壓器原邊電流減小，其副邊繞組Ls1，的電流也減小，小于輸出濾波電感電流，即is1iLFisL不足以提供負(fù)載電流，此時VD2導(dǎo)通，由副邊繞組LS2為負(fù)載提供不足部分的電流，即根據(jù)式(254)和(255)，可以知道整流管的換流情況:1) (t2， t4)時段，ip 0，流過VD1的電流大于流過VD2的電流，即2) t4時刻，iP = 0，兩個整流管中流過的電流相等，均為負(fù)載電流的一半，3)(t4,t5}時段，iP0，流過VD1的電流小于流過VD2的電流，即4) ts時刻，ip=iLf/K , VD2中流過全部負(fù)載電流，VD1電流為零，即此時VD1關(guān)斷，VD2承擔(dān)全部負(fù)載電流，從而完成整流管的換流過程。該變換器利用變壓器的漏感和功率管的寄生電容作為諧振元件，使全橋PWM變換器的四個開關(guān)管均在ZVS條件下導(dǎo)通。
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