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电源设计指南:拓扑结构(一)

作者:时间:2012-05-14来源:网络收藏

有源滤波器可以采用传统硬开关PWM逆变器电路,或采用软开关逆变器,从而工作在更高开关频率,提高控制带宽,对更高阶的谐波进行补偿。谐振直流环节变换器比较适合于在较宽中功率范围逆变器场合下工作。图18给出了有源箝位谐振直流环节逆变器功率电路。

图18有源嵌位谐振直流环节逆变器功率电路

与传统PWM变换器不同的是,谐振直流环节逆变器采用离散脉冲调节(DPM,DiscretePulseModulation)控制,开关频率较高,所需的滤波器尺寸较小。此外,由于dv/dt得以控制,所产生的EMI较小。

与充电模式2类似,充电变换器可以直接采用全桥或带谐振的全桥变换器。但是,由于充电模式3功率级更高,与谐振式全桥变换器相比,一般的全桥变换器必然会对应很高的峰值电流。因此,应当考虑采用ZVS或ZCS谐振全桥来有效降低损耗。

如前所述,串并联全桥谐振型变换器是可选,它满足了感应耦合充电变换器的所有考虑,并且完全利用了感应耦合器的等效电路元件。根据功率器件性能差异,可分别选择ZVS或ZCS方案。

对于高功率等级和高频场合,具有相对较小导通损耗和高频能力的IGBT具有较大的吸引力。由于感应耦合器优化的频率范围为70~300kHz,因此,需要软开关技术来优化IGBT的性能。文献[10]中结果表明:在ZVS情况下,IGBT关断损耗仍然较大,管芯温度较高;而ZCS可使得IGBT在ZCS情况下关断,减小了关断损耗,使IGBT能够更好地用于高开关频率下。

为了进一步降低器件电流应力,减小传输电缆的尺寸和重量,可以采用较高电平的总线电压。此时感应耦合器可以采用2∶1的匝比。从而当副边采用4匝时,原边要采用8匝。对于400V的电池电压,直流总线电压至少必须为DC800V,此时必须采用定额为1200V/400A的IGBT。

5结语

本文根据SAEJ-1773对感应耦合器的规定,对电动汽车供电电池的充电器进行了讨论。根据感应耦合器的标准及不同的充电模式,确定了与感应耦合器相匹配的充电器的几种方案,对适合不同充电模式的电路进行了选择。最后给出了分别适合于不同充电等级的备选变换器拓扑方案。

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