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三电平软开关直流变换器典型拓扑分析

作者:时间:2011-03-19来源:网络收藏

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/179404.htm

3.4 利用变压器励磁电感扩大零电压负载范围

从前面的讨论中可以看出,在滞后臂管关断的谐振过程中,虽然励磁电感Lm具有较大的数值,但由于原副边的短路,它基本上无法参与谐振。只有当励磁电流iLm大于副边反射电流Io/n时,励磁电感Lm才可能参与谐振[3]。因而,在具有变压器励磁电感三移相全桥ZVS中,增加了两个管S5,S6(用于使副边开路),分别与输出整流二极管阴极相串联,同时在副边增加了一个续流二极管(副边开路后续流)。S5,S6可以用磁放大器构成的饱和电抗器构成。在这个电路中,变压器漏感很小,滞后臂开关管关断后,通过使励磁电感Lm参与谐振,保证开关管在轻负载下的零电压导通。

合理选择变压器励磁电感的参数,可使从空载到满载整个范围内,满足开关管零电压开关条件,即零电压开关条件与负载无关,同时保持了较小的环流。改还有一个显著优点是输出电压可以通过变压器副边开关调节,原边保持恒定占空比,这种调节方式一方面加速系统的动态响应,另一方面简化了控制电路,无需考虑原副边隔离。该如图4所示。

图4 具有变压器励磁电感三移相全桥ZVS变换器

3.5 采用ZVZCS电路

ZVZCS电路是针对ZVS电路的不足而产生的一种新型,通过加入箝位电路使原边电流复零,可在任意负载和输入电压变化范围内实现滞后臂的软开关,同时由于原边电流复位不存在环流,减小了通态损耗。克服了饱和电感带来的缺点,有效地提高了占空比。

原边电流复位的方法总结起来主要有3种:

1)在变压器原边使用隔直电容和饱和电感(见图5),在原边电压过零期间,将隔直电容上的电压作为反向阻断电压源,使原边电流复位[4]

图5 隔直电容和饱和电感复位

2)在变压器副边整流器输出端并联电容(见图6),在原边电压过零期间,将副边电容上的电压反射到原边作为反向阻断电压源,使原边电流迅速复位[5]

图6 电容电压复位

3)利用超前臂开关管的反向雪崩击穿,使存储在变压器漏感中的能量完全消耗在超前臂的IGBT中,为滞后臂提供零电流开关的条件。

4 结语

本文主要了传统的三软开关变换器存在的缺点及其改进的拓扑,归纳总结了改进的一般方法。三电平以其高效率,适用于高压,大功率,拓扑简单等一系列优点而得到越来越广泛的应用。根据当前三电平软开关变换器研究和应用现状,仍有以下几个方面应引起研究者关注:

1)软开关的应用并未达到令人满意的程度,最近又出现了以谐振变换器代替软开关的提法,如何将两者更好地结合,充分发挥各自的优点,是一个值得关注的方向;

2)三电平的控制方法很少有人研究,能否采用更好的控制方法在实现高的控制性能的同时,又能简化控制的复杂性,相信这是今后研究的一个热点。


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