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基于三半桥拓扑的双向DC/DC变换器软开关条件研究

基于三半桥拓扑的双向DC/DC变换器软开关条件研究

点击数:7231 次   录入时间:03-04 11:38:04   整理:http://www.55dianzi.com   不间断电源-逆变器技术

将函数fl到f6分别与控制变量Ø13,Ø53绘成三维图,低压侧开关管S1,S2和S5,S6的软开关条件受到Ø13,Ø53范围的限制。当Ø13取值较大,Ø13取值较小,或者两者同时都取较大值时,f1,2,4,5>0的条件就容易得到满足,这就意味着三半桥DC/DC变换器一个输入级电路开关管的软开关条件,要受到另一个输入级中控制变量的影响。高压侧开关管S3, S4在变换器输出功率整个可调范围内都能实现软开关。在实际工作中,为了对变换器所传输的无功功率进行限制,Ø13,Ø53可调范围都被限定在的范围内[5]。因此,要根据变换器两个输入级电路控制变量之间的相互影响,合理选取移相角Ø13,Ø53的值。   

    5 仿真验证

    在进行了理论分析后,对上文三半桥DC/DC变换器在Boost和 Buck两种工作模式下的软开关条件进行仿真验证,

    图3 和图4中,分别显示了三半桥DC/DC变换器在Boost和Buck两种工作模式下,低压侧和高压侧开关管电压和电流仿真波形。以Boost模式下低压侧开关管S5为例,在S5关断前,漏感电流Ir56达到正向最大值并且大于Idc2,Ids5<0 ,S5反并联二极管导通,S5关断时Vds5=0,实现了零电压关断。而在S5导通前,Ids5反向小于0,通过开关管的反并联二极管续流,并且在t时刻,Ids5从二极管换流到开关管S5中,实现了S5的零电压导通。同理,在Boost和Buck两种工作模式下,低压侧开关管S1、S2、S5、S6和高压侧开关管S3、S4均能实现零电压导通和关断(ZVS)。

 

图3 Boost模式下开关管电压和电流仿真波形

 

图4 Buck模式下开关管电压和电流仿真波形

    6  结论

    通过对三半桥DC/DC变换器在Boost和 Buck两种工作模式下工作原理的分析,得出了三半桥DC/DC变换器实现软开关的条件,并对软开关条件的范围进行了分析,得出了影响三半桥DC/DC变换器软开关条件的因素。

    通过仿真验证,结论如下:

    ⑴      三半桥DC/DC变换器在Boost工作模式下的软开关条件如式(1)所示。

    ⑵      三半桥DC/DC变换器在Buck工作模式下的软开关条件如式(2)所示。

    ⑶      三半桥DC/DC变换器,一个输入级电路开关管的软开关条件要受到另一个输入级中控制变量的影响,要根据变换器两个输入级电路控制变量之间的相互影响,合理选取移相角的值。

    参考文献

    [1] 严仰光,双向直流变换器.南京:江苏科学技术出版社,2004

    [2] A. G. GANZ. A Simple, Exact Equivalent Circuit for the Three-Winding Transformer[J].IEEE transactions on component parts, 1962.6, pp: 212-213

    [3] Jian Wang, Arthur F. Witulski, Jeff L. Vollin, etc. Derivation, calculation and  measurement of parameters for amulti-winding transformer eleCTRical model.IEEE, 1999, pp: 220-226

    [4] HaiPINg Xu, Li Kong, and Xuhui Wen. Fuel cell power system and high power DC-DC converter[J]. IEEE Transaction on Power Electronics, vo1.19, 2004.9, pp:0-1255

    [5] Haimin Tao, Jorge L. DUARTe, and Marcel A. M. Hendrix. Three-Port Triple-Half-Bridge Bidirectional Converter With Zero-Voltage Switching [J].IEEE transactions on power electronics, vo1.23, 2008.3, pp: 782一792

 

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