一種新型的零電壓零電流三電平變換器的研究
改進(jìn)拓撲的具體工作如下:
(1)t0時(shí)刻:Q1,Q2,Q6導點(diǎn)間電壓UAB=Uin,DA1導通,DA2截止。輔助變壓器TA被短路,原次級電壓均為零。對于主變壓器次級,DR1導通,DR2截止。在t0時(shí)刻, 初級電流ip(t0)=io/n1。
(2)開(kāi)關(guān)模態(tài)0[t0,t1]:t0時(shí)刻,關(guān)斷Q1,初級電流ip通過(guò)Css給C1充電,C4放電。由于C1兩端電壓上升,則A點(diǎn)電位下降,變壓器初級電壓下降,輸出濾波電感電流的一部分給整流管DR2的結電容CDR2放電,其余部分反射到初級給C1充電,并給C4放電。等效電路中CD為CDR2折算到初級的電容,Io1為t0時(shí)刻折算到初級的濾波電感電流。
(3)開(kāi)關(guān)模態(tài)1[t1,t2]:t2時(shí)刻,CDR2放電結束,UCD(t)為Uin/2。設初級電流為ip(t1),CD兩端電壓為UCD(t1)。
(4)開(kāi)關(guān)模態(tài)2[t2,t3]:此時(shí)段內,初級電流保持不變,為t2時(shí)刻的電流ip(t2)。此電流一直保持到t3時(shí)刻,此刻Q2關(guān)斷。t2時(shí)刻CD兩端電壓為UCD(t2),此時(shí)段內只有DA1導通。
(5)開(kāi)關(guān)模態(tài)3[t3,t4]:t3時(shí)刻,關(guān)斷Q2。通過(guò)CssC2充電,C3放電。隨著(zhù)充放電過(guò)程的進(jìn)行,主變壓器兩端的電壓逐漸下降,導致變壓器次級電壓下降,CDR2再次放電。t4時(shí)刻,C2兩端電壓升到Uin/2,C3兩端電壓下降至零。
(6)開(kāi)關(guān)模態(tài)4[t4,t5]:t4時(shí)刻,C2兩端電壓升至Uin/2,TA1開(kāi)始通過(guò)Css,DA1續流,初級電流開(kāi)始下降,同時(shí)DR2導通,由于其結電容已經(jīng)在上一模態(tài)中放電結束,所以DR2自然導通,主變壓器次級被短路,變壓器初、次級電壓均為零。
(7)開(kāi)關(guān)模態(tài)5[t5,t6]:t5時(shí)刻,ip(t)下降至零,電路保持零電流狀態(tài)直至t6時(shí)刻關(guān)斷Q6。由于在關(guān)斷前,流過(guò)其的電流已經(jīng)下降為零,所以Q6實(shí)現了零電流關(guān)斷。
在Q6關(guān)斷之前,Q2關(guān)斷之后,開(kāi)通Q3和Q4,但是沒(méi)有電流流過(guò)。在這個(gè)時(shí)段,主變壓器初級電流為零,初級短路,濾波電感續流。
(8)開(kāi)關(guān)模態(tài)6[t6,t7]:在關(guān)斷Q6之后很短的時(shí)間內,開(kāi)通Q5。由于主變壓器初級回路中存在電感Lr和L1k,所以電流不能夠突變,也就是Q5實(shí)現了ZCS開(kāi)通。Q5導通后,主變壓器初級電流ip(t)反向增加,由于未能達到負載電流值,因此Dr2仍然同時(shí)導通。
(9)開(kāi)關(guān)模態(tài)7[t7,t8]:DR1關(guān)斷后,Lr和L1k與結電容CDR1諧振工作,CDR1充電,ip(t)繼續增加。
(10)開(kāi)關(guān)模態(tài)8[t8,t9]:t8時(shí)刻,D8導通,由于此時(shí)輔助變壓器TA次級TA2被Q3短路,所以TA兩端電壓為零。D8將主變壓器兩端電壓箝位到Uin。
(11)開(kāi)關(guān)模態(tài)9[t9,t10]:此時(shí)段的等效電路圖與模態(tài)8相同,但是電流變化規律不盡相同。
(12)開(kāi)關(guān)模態(tài)10[t10,t11]:t10時(shí)刻,D8關(guān)斷,此后主變壓器初級電流保持不變,為負載電流初級折算值。t11時(shí)刻,關(guān)斷Q4,電路工作情況與模態(tài)0類(lèi)似。
以上11個(gè)工作模態(tài)完成后,變換器半個(gè)工作周期的工作結束,下半個(gè)工作周期與上半個(gè)工作周期工作情況類(lèi)似。
2 仿真結果
該系統采用PSpice軟件對改進(jìn)拓撲進(jìn)行仿真。設置具體的仿真參數:輸入直流電壓Uin=300 V;分壓電容Cd1=Cd2=470μF;飛跨電容Css =470μF;主功率開(kāi)關(guān)管IGBT型號為GT15J101;IGBT兩端并聯(lián)的電容C1=C2=C3=C4=1 nF;諧振電感Lr=80μH;輸出濾波電容Cf=100μF;輸出濾波電感Lf=160μH;主變壓器變比為6,耦合系數為0.99;輔助變壓器變比為0.9,耦合系數為0.99;開(kāi)關(guān)頻率fs=50 kHz。完成仿真參數的設置后,分別對變換器滿(mǎn)載情況和輕載情況(輸出電流為滿(mǎn)載的30%)進(jìn)行仿真。滿(mǎn)載時(shí),輸出電壓為36 V,輸出電流為8 A。
由圖3可以看到,因續流階段,在輔助變壓器初級電壓uTA的作用,主變壓器初級電流迅速下降到零,為Q5和Q6的零電流關(guān)斷提供了條件。本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/175845.htm
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