采用分立元件實(shí)現(xiàn)的PWM Buck三電平變換器
為了驗(yàn)證上述所分析的控制和驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的可行性,本文對輸入電壓為120V(90V~180V),輸出為48V/4A,開關(guān)頻率50kHz的PWM Buck三電平變換器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用上述分立元件實(shí)現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的控制是切實(shí)可行的。
圖6所示的即為采用分立元件來實(shí)現(xiàn)的PWM Buck三電平變換器的實(shí)驗(yàn)波形。
從圖6中可以看出,采用上述分立元件實(shí)現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的控制是切實(shí)可行的。
(a)圖中,示意的是交錯(cuò)控制電路的兩路輸出波形和??梢钥闯銎湔伎毡染笥?.5。開關(guān)頻率為50kHz 。要實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)信號頻率的調(diào)節(jié)也變得非常簡單,只需要調(diào)節(jié)鋸齒波和頻率即可。
(b)圖中,示意了隔離變壓器副邊輸出的兩路驅(qū)動(dòng)波形,可以直接驅(qū)動(dòng)開關(guān)管。從圖中可以看出驅(qū)動(dòng)波形比較理想:有快速的上升沿,并在一開始有一定的過沖,可以加速開通,減小了開通損耗;同時(shí),有反偏截止電壓,提供了足夠的反相門極驅(qū)動(dòng),減小了下降時(shí)間;很好地驗(yàn)證了驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)是合理的。
(c)圖中,輸入電壓為170VDC,恒流電子負(fù)載為4A。為開關(guān)管工作時(shí)的漏源極電壓波形,開通與關(guān)斷時(shí)均沒有大的尖峰,對開關(guān)管而言是比較理想的波形。為兩個(gè)開關(guān)管共同工作所輸出的三電平波形,可見其頻率為開關(guān)頻率的兩倍。從而大大減小了濾波元件的大小。文獻(xiàn)[4,5]詳細(xì)分析了一類零電壓零電流開關(guān)復(fù)合式全橋三電平DC-DC變換器,該變換器的輸出整流電壓高頻交流分量很小,可以減小輸出濾波器,改善變換器的動(dòng)態(tài)性能;同時(shí)其輸入電流脈動(dòng)很小,可以減小輸入濾波器。文獻(xiàn)[2]詳細(xì)論述了Buck三電平變換器和傳統(tǒng)的Buck變換器中濾波器的參數(shù)設(shè)計(jì)的分析和比較。為輸出濾波電感上流過的電流波形。
(d)圖中,恒流電子負(fù)載為4A。圖中示意了輸入電壓從125伏跳變到110伏時(shí),輸出電壓的瞬態(tài)響應(yīng)曲線??梢钥闯鲈揚(yáng)WM Buck三電平變換器電路的穩(wěn)定性比較好。在輸入電壓的變化范圍(90V~180V)內(nèi),可以較快地穩(wěn)定在額定輸出的電壓值上。
5 結(jié)論
本文首先簡要論述三電平變換器拓?fù)涞耐茖?dǎo)過程;介紹了Buck三電平變換器主電路拓?fù)浼捌湓陂_關(guān)管的占空比大于0.5時(shí)的四個(gè)工作模態(tài);詳細(xì)分析了采用比較器、運(yùn)算放大器和RS觸發(fā)器等分立元件實(shí)現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的交錯(cuò)控制。該方法控制電路簡單,易于實(shí)現(xiàn),成本低,可以直接推廣到其它非隔離三電平變換器的控制中。并對采用MC34152加隔離變壓器驅(qū)動(dòng)的方法來設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)電路作了介紹。最后對輸入電壓為120V(90V~180V),輸出為48V/4A,開關(guān)頻率50kHz的PWM Buck三電平變換器進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,采用上述分立元件實(shí)現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的控制是切實(shí)可行的。
參考文獻(xiàn)
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