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高频变压器传递低频电功率技术的研究

作者:时间:2011-03-17来源:网络收藏

设vt1、vt2与vc的交点分别在t=t1和t=t2,则

Vsinsinω1t1=2Vtrifs[t1-(n-1)Ts](1)

Vsinsinω1t2=-2Vtrifs[t2-nTs](2)

由式(1)、式(2)可以得到Doff=1-masin(3)Don=masin(4)


图7等效电路图

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图9V1、V2管上电压波形


图10V1、V2管上电流波形


图11实验输出电压波形

式中:Doff=为断开占空比,toff=t2-t1为断开时间;Don=为接通占空比。
式(4)表明,在幅度调制比ma保持恒定时,SPWM脉冲的占空比Don以基波频率(调制频率)且无相位差地按正弦规律变化。欲使磁芯复位,由磁芯的伏秒平衡规律要求有(忽略管压降)[3]VccDonvoDoff(5)

式中:Vcc为加在原边绕组上的输入直流电压;

vo为变压器副边输出电压。

以式(3)、式(4)及vo=Vosinω1t代入式(5)得ma(6)由式(4)知,当sin=1时,该脉冲具有此SPWM脉冲列中最大的占空比Don,若此时Doff满足磁复位要求,则该列SPWM脉冲均满足逐个脉冲磁复位要求。因此,由式(6)知当ma=(7)

时变压器磁芯就可实现逐个脉冲磁复位。 3试验及仿真结果

为验证本电路原理,作了以下仿真和试验:输入直流电压36V;输出交流电压为24V;变压器变比为1:1;信号为50Hz正弦波;载波信号15kHz三角波;幅度调制比ma=0.5;功率开关管采用IRF460;开关频率15kHz;输出端滤波电容Cf=5μF;负载Zl=200Ω。

图9、图10为PSPICE仿真结果。

此时电路最大占空比为0.5,当V1关断,V2体内的二极管D2开通,与N2形成通路,有电流Id(V2),完成漏感储能的回馈,并钳位Vds(V1)至2U。在正半周单个高电平脉冲加在开关管V1上时,其电流Id(V1)从零电流开始上升,且波形平滑,说明变压器磁芯磁通已回复到零,且激磁电流未达到饱和电流。 按照与仿真相同的参数作实验有图11所示输出电压波形。

4结语

提出了一种新颖的DC/AC功率传输电路拓扑,介绍了它的工作原理,并对高频变压器实现逐个脉冲磁复位的要求进行了数学证明。试验和仿真结果证明这种电路拓扑能较好地完成对低频功率的、放大,具有结构简单、体积小、重量轻等优点,可广泛应用于UPS、航空电源、正弦波逆变器、数码线性功率放大器等工程领域。


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