一種新型的零電壓開關(guān)雙向DC-DC變換電源
由式(5)得th為
因此,只要開關(guān)換流間隔死區(qū)時間Td大于CM1從0V充電到U1所需的時間th,即滿足式(7)就可實現(xiàn)開關(guān)元件的零電壓開通。一般情況下,取換流時iT1的平均值。
圖7 脈沖之間設(shè)置死區(qū)
電感Lk的選取
選適當(dāng)?shù)腖k,使電能從低壓側(cè)向高壓側(cè)傳送時,保持電流iLk連續(xù)。實際上,在S3導(dǎo)通期間(ton),C2提供負(fù)載電流,而在S3截止期間,電感中的感應(yīng)電勢使S1內(nèi)部的二極管導(dǎo)通,一方面提供負(fù)載電流,另一方面,補充在ton期間C2中電荷的減少。根據(jù)功率平衡關(guān)系式(8),輸入、輸出關(guān)系式(3)和式(9),可得保持電流連續(xù)的最小電感Lkmin。
式中:f為電源的開關(guān)頻率;I0為高壓側(cè)負(fù)載的平均電流;U2為高壓側(cè)的輸出直流電壓;UT2為變壓器高壓側(cè)的電壓有效值。
電流iLk臨界連續(xù)波形如圖8所示。
圖8 電流iLk臨界連續(xù)波形
仿真及實驗結(jié)果
升壓方式
1)電壓值。升壓工作方式下,若取蓄電池電壓Vin=24V,開關(guān)頻率fc=20kHz,占空比D=0.35,高壓側(cè)負(fù)載功率1kW,則變壓器高壓側(cè)電壓UT2為240V,用式(3)計算輸出電壓值為307V,仿真結(jié)果值見圖9,和計算值基本吻合。其它相關(guān)的電流、電壓波形如圖9所示。
2)電感電流iLk的波形。電感電流iLk的波形如圖9所示和圖4中預(yù)期的iLk穩(wěn)態(tài)電流波形一致。在死區(qū)段變壓器電流迅速回落。
3)開關(guān)切換點電壓值。根據(jù)2.3節(jié)的分析,只要滿足式(7)即可實現(xiàn)電源的零電壓換路。仿真時取Cs2=0.04LF,開關(guān)觸發(fā)脈沖之間的死區(qū)Td設(shè)成5Ls時,能實現(xiàn)零電壓開關(guān),如圖9所示。其中uM1為開關(guān)M1兩端的電壓波形。
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