三電平軟開關(guān)直流變換器典型拓?fù)浞治?/h1>
1 引言
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/179404.htm 近年來，人們對(duì)電力電子裝置的電壓等級(jí)和功率等級(jí)的要求不斷提高，三電平變換器作為順應(yīng)這一潮流的一種解決方案受到越來越多的關(guān)注。三電平[1]大大降低了開關(guān)管的電壓等級(jí)，這樣有利于減小開關(guān)損耗，提高效率，降低成本。為了減小變換器的體積和重量，高頻化是電力電子學(xué)一直追求的目標(biāo)，伴隨著高頻化，功率器件的開關(guān)損耗問題成為一個(gè)日益突出的矛盾，由此軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率以及改善EMI問題的一個(gè)重要手段。
三電平零電壓軟開關(guān)直流變換器即是由此應(yīng)運(yùn)而生的一種新型，實(shí)用的 但在實(shí)際應(yīng)用中，三電平零電壓軟開關(guān)（ZVS）變換器存在著幾個(gè)較難克服的問題，從而出現(xiàn)了一系列改進(jìn)分析了目前較為實(shí)用和典型的三電平零電壓軟開關(guān)變換器2 傳統(tǒng)三電平零電壓軟開關(guān)直流變換器優(yōu)缺點(diǎn)
傳統(tǒng)的三電平ZVS軟開關(guān)直流變換器（three-level zero voltage switching DC/DC converter，簡(jiǎn)稱TL-ZVS DC/DC converter）如圖1所示。其拓?fù)涮攸c(diǎn)[2]是引入大容量飛跨電容Css，變換器工作時(shí)其電壓穩(wěn)定在Vin/2，使得超前管、滯后管實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的條件相互獨(dú)立，互不干擾；并且將移相技術(shù)與軟開關(guān)技術(shù)結(jié)合起來，能很好地降低電路中的損耗，提高效率。因此，非常適合高輸入電壓中大功率場(chǎng)合。
圖1 傳統(tǒng)的三電平移相全橋ZVS變換器
但是，傳統(tǒng)的三電平ZVS軟開關(guān)直流變換器也存在不少問題。諸如
1）滯后臂在輕載情況下很難實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，使得它不適合應(yīng)用于負(fù)載大范圍變化的場(chǎng)合；
2)環(huán)流能量大大增加，輸入Vin越高，變換器效率越低，因?yàn)椋?i>Vin越高，零狀態(tài)時(shí)間越長(zhǎng)；在零狀態(tài)時(shí)，原邊電流處于自然續(xù)流狀態(tài)，一次側(cè)沒有能量傳遞到輸出級(jí)，而在變壓器，諧振電感和開關(guān)管中卻存在通態(tài)損耗；
3）由于諧振電感的存在，使得變壓器副邊有占空比丟失現(xiàn)象，變壓器漏感L1k越大，占空比損失Dloss越大，Dloss使次級(jí)占空比Dsec減小；
4）副邊整流二極管電壓尖峰大。
3 改進(jìn)拓?fù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/分析">分析
3.1 滯后臂輕載軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)
參見圖1，為了改善傳統(tǒng)的三電平FB-ZVS變換器滯后臂的零電壓開關(guān)負(fù)載范圍，一個(gè)最直接的方法就是增加變壓器的漏感或在變壓器原邊串接一個(gè)電感Lr，以增大諧振電感的儲(chǔ)能，使之在輕載下也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滯后臂開關(guān)管并聯(lián)電容的完全充放電，實(shí)現(xiàn)滯后臂開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通。但這樣做有以下缺點(diǎn)。
1)環(huán)流能量進(jìn)一步增加 設(shè)變換器的零電壓導(dǎo)通負(fù)載范圍為Io≥Iomin，Iomin=20％Iomax（Iomax為變換器滿載運(yùn)行時(shí)輸出電流值）。當(dāng)變換器以20％負(fù)載運(yùn)行時(shí)，滯后臂開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電感儲(chǔ)能為
Emin=(Llk＋Lr)Iomin2/(2n2)
當(dāng)以滿載運(yùn)行時(shí)，電感儲(chǔ)能
Emax=(Llk＋Lr)Iomax2/(2n2)
從而有
=25
這說明，滿載運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)環(huán)流能量將是滯后臂開關(guān)管零電壓導(dǎo)通實(shí)際所需能量的25倍。這將直接導(dǎo)致變換器通態(tài)損耗大大增加。
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
1 引言
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/179404.htm近年來，人們對(duì)電力電子裝置的電壓等級(jí)和功率等級(jí)的要求不斷提高，三電平變換器作為順應(yīng)這一潮流的一種解決方案受到越來越多的關(guān)注。三電平[1]大大降低了開關(guān)管的電壓等級(jí)，這樣有利于減小開關(guān)損耗，提高效率，降低成本。為了減小變換器的體積和重量，高頻化是電力電子學(xué)一直追求的目標(biāo)，伴隨著高頻化，功率器件的開關(guān)損耗問題成為一個(gè)日益突出的矛盾，由此軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，成為降低開關(guān)損耗，提高系統(tǒng)效率以及改善EMI問題的一個(gè)重要手段。
三電平零電壓軟開關(guān)直流變換器即是由此應(yīng)運(yùn)而生的一種新型，實(shí)用的 但在實(shí)際應(yīng)用中，三電平零電壓軟開關(guān)（ZVS）變換器存在著幾個(gè)較難克服的問題，從而出現(xiàn)了一系列改進(jìn)分析了目前較為實(shí)用和典型的三電平零電壓軟開關(guān)變換器2 傳統(tǒng)三電平零電壓軟開關(guān)直流變換器優(yōu)缺點(diǎn)
傳統(tǒng)的三電平ZVS軟開關(guān)直流變換器（three-level zero voltage switching DC/DC converter，簡(jiǎn)稱TL-ZVS DC/DC converter）如圖1所示。其拓?fù)涮攸c(diǎn)[2]是引入大容量飛跨電容Css，變換器工作時(shí)其電壓穩(wěn)定在Vin/2，使得超前管、滯后管實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的條件相互獨(dú)立，互不干擾；并且將移相技術(shù)與軟開關(guān)技術(shù)結(jié)合起來，能很好地降低電路中的損耗，提高效率。因此，非常適合高輸入電壓中大功率場(chǎng)合。
圖1 傳統(tǒng)的三電平移相全橋ZVS變換器
但是，傳統(tǒng)的三電平ZVS軟開關(guān)直流變換器也存在不少問題。諸如
1）滯后臂在輕載情況下很難實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，使得它不適合應(yīng)用于負(fù)載大范圍變化的場(chǎng)合；
2)環(huán)流能量大大增加，輸入Vin越高，變換器效率越低，因?yàn)椋?i>Vin越高，零狀態(tài)時(shí)間越長(zhǎng)；在零狀態(tài)時(shí)，原邊電流處于自然續(xù)流狀態(tài)，一次側(cè)沒有能量傳遞到輸出級(jí)，而在變壓器，諧振電感和開關(guān)管中卻存在通態(tài)損耗；
3）由于諧振電感的存在，使得變壓器副邊有占空比丟失現(xiàn)象，變壓器漏感L1k越大，占空比損失Dloss越大，Dloss使次級(jí)占空比Dsec減小；
4）副邊整流二極管電壓尖峰大。
3 改進(jìn)拓?fù)?a class="contentlabel" href="http://m.butianyuan.cn/news/listbylabel/label/分析">分析
3.1 滯后臂輕載軟開關(guān)的實(shí)現(xiàn)
參見圖1，為了改善傳統(tǒng)的三電平FB-ZVS變換器滯后臂的零電壓開關(guān)負(fù)載范圍，一個(gè)最直接的方法就是增加變壓器的漏感或在變壓器原邊串接一個(gè)電感Lr，以增大諧振電感的儲(chǔ)能，使之在輕載下也可以實(shí)現(xiàn)對(duì)滯后臂開關(guān)管并聯(lián)電容的完全充放電，實(shí)現(xiàn)滯后臂開關(guān)管的零電壓導(dǎo)通。但這樣做有以下缺點(diǎn)。
1)環(huán)流能量進(jìn)一步增加 設(shè)變換器的零電壓導(dǎo)通負(fù)載范圍為Io≥Iomin，Iomin=20％Iomax（Iomax為變換器滿載運(yùn)行時(shí)輸出電流值）。當(dāng)變換器以20％負(fù)載運(yùn)行時(shí)，滯后臂開關(guān)管關(guān)斷時(shí)的電感儲(chǔ)能為
Emin=(Llk＋Lr)Iomin2/(2n2)
當(dāng)以滿載運(yùn)行時(shí)，電感儲(chǔ)能
Emax=(Llk＋Lr)Iomax2/(2n2)
從而有
=25
這說明，滿載運(yùn)行時(shí)，系統(tǒng)環(huán)流能量將是滯后臂開關(guān)管零電壓導(dǎo)通實(shí)際所需能量的25倍。這將直接導(dǎo)致變換器通態(tài)損耗大大增加。
評(píng)論