一種新型電流型移相全橋軟開關變換器的設計
經(jīng)過半個諧振周期,電感電流為0,諧振電容電壓變?yōu)橐籙CS1,故該模態(tài)持續(xù)時間:
此時,VTa1可以零電流關斷。
2)開關模態(tài)2[t1~t2]
t1時刻,由于并聯(lián)電容的存在,VT2可以零電壓關斷。如圖3(c)所示,輸入電流通過CS1,漏感Llk,變壓器的原邊以及VT4,CS1電壓的表達式為:
副邊電流通過VD1和VD4。t2時刻,電容兩端電壓降至為0,該模態(tài)持續(xù)時間:
3)開關模態(tài)3[t2~t3]
t2時刻,VT1零電壓開通,如圖3(d)所示,這期間該變換器像傳統(tǒng)結(jié)構一樣向負載供電。
4)開關模態(tài)4[t3~t4]
t3時刻,開通VT3,如圖3(e)所示。VT3的電流開始線性增加,VT4的電流線性減小。表達式為:
t4時刻,VT3的電流上升至輸入電流,VT4的電流減小到0,該模態(tài)的持續(xù)時間:
可見,VT3是零電流開通,VT4是零電流關斷的。
5)開關模態(tài)5[t4~t5]
輸入電流通過VT1和VT3,負載由輸出電容供電,如圖3(f)所示。變換器開始另一半周期的工作。
2 實現(xiàn)軟開關的條件
由以上工作原理的分析,我們可知,變換器順利實現(xiàn)軟開關必須滿足以下條件:
(1)VT1和VT2必須有死區(qū)時間,且該死區(qū)時間不能太大,否則其并聯(lián)電容將被正向充電,以至零電壓丟失。以前文分析的半個周期為例,VT2關閉后的死區(qū)時間不能太大以至于VT1的并聯(lián)電容重新被正向充電,那么由式(5)可得,死區(qū)時間應該滿足
(2)VT3和VT4的重疊時間要足夠大,以保證兩個下管的電流可以順利轉(zhuǎn)換。以前文分析的半個周期為例,重疊時間內(nèi)應該要保證VT4的電流順利降為0,VT3順利的上升至輸入電流Iin。則由(8)式可得,重疊時間應該滿足
3 仿真結(jié)果及分析
為了驗證文本提出的變換器的原理,在Pspice里設計了一個50kHZ的模型進行驗證。輸入電流為Iin=10A,輸出電壓Uo=325V。一個周期內(nèi)各仿真波形如圖4所示。(a)圖所示為主開關管VT1的電壓電流波形,從圖上我們可以看出VT1可以零電壓開通和關斷。由于IGBT有拖尾電流效應,因而實際中兩個上管可以用MOS管來代替IGBT;(b)圖所示為主開關管VT3的電壓電流波形,可見VT3順利的實現(xiàn)零電流開通和關斷;(c)圖為輔助開關VTa1的電壓電流波形,由于輔助電路引入諧振來幫助主開關管實現(xiàn)零電壓,因而它是可以零電流工作的,不會給變換器增加額外的損耗。
4 結(jié)束語
本文提出了一種新型的移相控制電流型全橋PWM DC/DC變換器結(jié)構。該結(jié)構利用輔助網(wǎng)絡來幫助兩個上管實現(xiàn)零電壓工作,利用變壓器的漏感來實現(xiàn)兩個下管零電流工作。最后的仿真也證明了理論的正確性。由于結(jié)構上的特性,該變換器在多路輸出的應用中有更獨特的效果。
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