ZVS移相全桥变换器设计

电气工程学院

课 程 设 计 说 明 书

设计题目:

系 别:

年级专业:

学生姓名:

指导教师:

电气工程学院《课程设计》任务书

课程名称: 电力电子与电源综合课程设计

基层教学单位:电气工程及自动化系 指导教师:

朱艳萍

学号 学生姓名 (专业)班级

设计题目 ZVS移相全桥变换器设计

设计技

术参数 输入电压:DC 450V 输出电压:DC 24V

输出功率:200W 开关频率:20kHz

效率:%90

设计

要求 1、主电路设计:移相全桥变换器;主功率器件参数、输出滤波器参数、主电路连接导线截面积计算与选择;

2、高频变压器设计:磁芯计算与选择、原副边匝数计算、漆包线截面积计算与选择。

3、控制电路设计:电压闭环以实现稳压输出。 4、过电流保护设计

料 1、电力电子技术(第5版) 王兆安主编 机械工业出版社 2009

2、脉宽调制DC/DC全桥变换器的软开关技术 阮新波 严仰光 科学出版社

3、电力拖动自动控制系统 陈伯时 机械工业出版社 4、开关电源原理与设计 张占松 蔡宣三

周次 第一周 第二周

应完成

内容

完成全部方案设计: 周一、二:查、阅相关参考资料

周二至周五:方案设计、完善

周一、二:完成设计说明书

周三、四:绘制A1设计图纸

周五:答辩考核

指导教

师签字 朱艳萍 基层教学单位主任签字 孙孝峰

说明:1、此表一式三份,系、学生各一份,报送院教务科一份。

2、学生那份任务书要求装订到课程设计报告前面。

电气工程学院 教务科

电力电子与电源课程设计组内自评表

题目:

班级:

工作质量排名 姓名 组内分配工作内容 本人签名

1

2

3

4

摘要

首先,本文阐述PWM DC/DC变换器的软开关技术,且根据移相控制PWM全桥变换器的主电路拓扑结构,选定适合于本论文的零电压开关软开关技术的电路拓扑,并对其基本工作原理进行阐述,同时给出ZVS软开关的实现策略。

其次,对选定的主电路拓扑结构进行电路设计,给出主电路中各参量的设计及参数的计算方法,包括输入、输出整流桥及逆变桥的器件的选型,输入整流滤波电路的参数设计、高频变压器及谐振电感的参数设计以及输出整流滤波电路的参数设计。

然后,论述移相控制电路的形成,对移相控制芯片进行选择,同时对移相控制芯片UC3875进行详细的分析和设计。对主功率管MOSFET的驱动电路进

最后,基于理论计算,对系统主电路进行仿真,研究其各部分设计的参数是否合乎实际电路。搭建移相控制ZVS DC/DC全桥变换器的实验平台,在系统实验平台上做了大量的实验。

实验结果表明,本文所设计的DC/DC变换器能很好的实现软开关,提高效率,使输出电压得到稳定控制,最后通过调整移相控制电路,可实现直流输出的宽范围调整,具有很好的工程实用价值。行分析和设计。

关键词 开关电源;高频变压器;移相控制;零电压开关;UC3875

目录

摘要 ................................................................................................. 4

第1章绪论 ..................................................................................... 6

第2章PWM DC/DC全桥变换器软开关技术 ................................ 7

2.1 PWM DC/DC全桥变换器 ................................................ 7

2.1.1全桥变换器的基本工作原理 .................................. 7

2.1.2 PWM DC/DC全桥变换器的软开关实现 .............. 8

2.2 PWM DC/DC全桥变换器实现ZVS ................................. 9

2.3整流二极管的换流情况 .................................................. 10

2.4本章小结 ......................................................................... 12

第3章PWM DC/DC变换器控制回路设计的设计 ...................... 13

3.1移相控制电路原理 .......................................................... 13

3.2 移相控制芯片UC3875 ................................................... 14

3.2.1 控制芯片引脚功能介绍 ...................................... 14

3.3 控制方案分析 ................................................................. 15

第4章仿真与参数设计 ................................................................ 17

4、1参数设计 ....................................................................... 17

4.1.1主电路参数设计 ................................................... 17

4.1.2高频变压器的设计 ............................................... 17

第1章绪论

早期提出的软开关变换器是谐振变换器,准谐振变换器和多谐振变换器。实现了开关管的零电压开关或零电流开关,减小了开关损耗,提高了变换器的变换效率,开关频率大大提高,减小了体积和重量。但是这些变换器的器件应力大,循环能量大,而且要采用频率调制,不利于优化设计滤波器。为了保留谐振变换器的优点,实现开关管的软开关,同时采用PWM控制方式,实现恒定频率调节,利于优化设计滤波器,90年代出现了零转换变换器。所谓零转换变换器,就是只是在开关管开关过程中变换器工作在谐振状态,实现开关管的零电压开关或零电流开关,其他时间均工作在PWM控制方式下。这种变换器适应通讯技术和电力系统的发展,对通讯开关电源和电力操作电源

本课设所做的具体工作如下:

1.分析移相控制PWM全桥变换器软开关技术的基本工作原理,并分析实现软开关的条件,以及整流二极管的换流情况。

2.对移相控制PWM全桥变换器的主电路拓扑结构进行电路设计,研究主电路中各参量的设计方法,包括:输入整流桥、逆变桥、输出整流二极管的选型,输入滤波电路母线支撑电容的设计,高频变压器及谐振电感的设计,输出滤波电路中滤波电感及滤波电容的设计。

3.详细分析移相控制芯片,对驱动电路进行设计与分析。

4.理论计算和仿真研究设计参数。

第2章PWM DC/DC全桥变换器软开关技术

2.1 PWM DC/DC全桥变换器

2.1.1全桥变换器的基本工作原理

PWM DC/DC全桥变换器的基本电路结构及其波形如图所示。T1-T4是四支主功率管,D1-D4为主功率管的反并联二极管,TR是输出变压器,其原副边绕组匝数比K=N1/N2, VD1和VD2是输出整流二极管,Lf和Cf是输出滤波电感和电容,RL是负载。输入直流电源电压为Vin,输出直流电压为Vo。

所谓移相控制方式就是T1和T2轮流导通,各导通180度电角度,T3和T4亦如此,但是T1(或T2)和T4(或T3)不同时导通,两者导通差a电角度,如图 (b)所示。其中T1和T2分别先于T4和T3关断,故称T1和T2组成的桥臂为超前桥臂,T3和T4组成的桥臂为滞后桥臂。通过控制T1-T4四只开关管,在AB两点得到一个幅值为Vin的交流方波电压,经过高频变压器的隔离和变压后,在变压器副边得到一个幅值为Vin/K的交流方波电压,然后通过由VD1和VD2构成的输出整流桥,在CD两点得到幅值为Vin/K的直流方波电压。Lf与和Cf组成的输出滤波器将这个直流方波电压中的高频分量滤去,在输出端得到一个平直的直流电压,其电压值为Vo= DVin/K,其中D是占空比,D=2*Ton/Ts,To是导通时间,Ts是开关周期,由Vo的公式知,可以

通过调节占空比来调节输出电压Vo,又D=2*Ton/Ts =1- a/180,从而可以通过控制移相角来调节输出电压Vo.

2.1.2 PWM DC/DC全桥变换器的软开关实现

1.超前桥臂的软开关实现

在图中,T1和T4同时导通,vAB =Vin,变压器一次侧电流流过T1和T4。在某一时刻先关断T1,原边电流从T1上转移到C1和C2支路上,给C1充电,同时C2被放电。由于有C1和C2,T1是零电压关断。在这个过程中,漏感Lrk和滤波电感与串联,而且Lf很大,因此可以认为原边电流Ip近似不变,类似于一个恒流源。这样C1的电压线性增大,同时C2的电压线性减小。当C1的电压上升到Vin时,C2的电压下降到零,T2的反并联二极管D2自然导通,此时开通T2就是零电压开通。此时Vab=0 ,同理于T2关断的情况。

从上面的分析可以得到:超前桥臂在关断时,输出滤波电感与漏感串联,原边电流是一个恒流源,因此超前桥臂只能实现零电压开关,不能实现零电流开关,而且超前桥臂容易实现零电压开关。

3.滞后桥臂的软开关

1)滞后桥臂的零电压开关

如果续流状态处于恒流模式,原边电流流过D2和T4。当T4关断时,原边电流从T4上转移到C3和C4支路上,给C4充电,同时C3被放电。由于有C3和C4,T4是零电压关断。当C4的电压上升到Vin时,C3的电压下降到零,T4的反并联二极管D4自然导通,此时开通T4就是零电压开通。此时vAB=0。同理于T3关断的情况。

在T4关断后,由于vab =-vc 4 , vAB,为负电压,使VD2导通, VD1与VD2换流,因而短接了变压器副边,变压器原边电压为零。此时与C3和C4谐振的能量是由漏感Llk提供的。由于Llk的电感量很小,如果Llk提供的能量不能使口和C3充放电结束就使得原边电流ip反向,那么C3上的电压就会开始增加,此时开通T3就不能实现零电压开通,而是硬开通。

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ZVZCS移相全桥软开关工作原理

ZVZCS移相全桥软开关工作原理

ZVZCS移相全桥软开关工作原理

整个系统由控制电路、功率电路和传感器等组成。控制电路负责监测输入和输出电压,根据设定的电压值及输入电流来调整开关的工作状态。功率电路则负责将输入的交流电源通过变换装置转换为需要的输出电压。

在正常工作状态下,当控制电路接收到输入电压的反馈信号,它会产生一个控制信号,用于控制开关器件的状态。这些开关器件通常采用汽车电源模块(IGBTS)或金属氧化物半导体场效应管(MOSFETS)等。

在移相全桥逆变器中,开关器件通常以两种状态工作:导通和截止。在导通状态下,开关器件允许交流电流通过,从而使逆变器的输出与输入电源同相。在截止状态下,开关器件将输出与输入电源分离,并阻断电流流动。

在移相全桥软开关的工作过程中,通过调整控制信号的相位和幅值,使得逆变器的输出电压能够达到所需的目标。在每个周期的不同时间点,开关器件都会在导通和截止状态之间进行切换,从而实现输入电压的调节和变换。

1.相位调整:通过改变控制信号的相位来控制开关器件的工作状态。当输入和输出电压相位相同时,开关器件处于导通状态;当输入和输出电压相位相反时,开关器件处于截止状态。通过相位调整,可以实现输入电压的调节和变换。

2.软开关控制:在开关器件的导通和截止状态转换过程中,通过合理设计控制信号的波形和幅值,使得开关器件在导通和截止状态之间平滑切换,从而减少开关过程中的损耗和干扰。 3.双向开关:移相全桥逆变器中的开关器件是双向的,既可以流通正向电流,也可以流通反向电流。这种双向开关的特性使得逆变器可以实现输入电压的变换,同时也可以回馈电压到电源端。

总体而言,ZVZCS移相全桥软开关通过控制开关器件的导通和截止状态,以及调整开关器件的相位和幅值,实现输入电压的调节和变换。它具有高效率、快速响应、可靠性高等优点,可广泛应用于交流电源的电压调节和变换等领域。

移相全桥倍流同步整流变换器的设计

移相全桥倍流同步整流变换器的设计

移相全桥倍流同步整流变换器的设计

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移相全桥倍流同步整流变换器的设计

ZVS全桥移相软开关电源

ZVS全桥移相软开关电源

第18卷 第4期

2008年7月 黑 龙 江 科 技 学 院 学 报JournalofHeilongjiangInstituteofScience&Technology Vo.l18No.4

July2008

文章编号:1671-0118(2008)04-0302-04

ZVS全桥移相软开关电源

李春华, 胡红林, 王艳超

(黑龙江科技学院电气与信息工程学院,哈尔滨150027)摘 要:为了克服硬开关电源尖峰干扰大、可靠性差、效率低的缺点,分析了全桥移相软开关电路超前臂和滞后臂的不同工作状态,讨论了全桥移相软开关电路的占空比丢失现象,对软开关谐

振器超前臂、滞后臂的并联电容和串联电感参数进行选取。通过试制4kW全桥移相ZVS软开关电源,获得了变压器前端电压和电流波形。结果表明:开关管实现了零电压变换,验证了谐振电感

和谐振电容参数选取的正确性。

关键词:全桥移相;软开关;谐振

中图分类号:TM46文献标识码:A

Ful-lbridgephase-shiftingZVSpowersource

LIChunhua, HUHonglin, WANGYanchao

(CollegeofElectricalandInformationEngineering,HeilongjiangInstituteofScience&Technology,Harbin150027,China)

Abstract:Directedatovercomingthehard-switchingpowersupply.sshortcomings,suchasgreat

peakinterference,poorreliability,andlowefficiency,thispaperanalysesthedifferentstatesaboutthe

leadingarmandthelaggingarmoftheful-lbridgephase-shiftingsof-tswitchingcircuitanddiscussesthe

DCDCZVS全桥变换器实验波形和效率曲线

DCDCZVS全桥变换器实验波形和效率曲线

DCDCZVS全桥变换器实验波形和效率曲线

实验参数

输入直流电压:320-360V

输出直流电压:100V

额定输出功率:2kVA

原、副边开关管IGBT: G40N60B3D

原边开关管并联电容:4nF

尖峰抑制器伏秒积:1x10}Vs

饱和电感器伏秒积:3x10}Vs

工作频率:46kHz

选择输入直流电压为320}360V,输出为100V的直流电压的原因是:220VAc整流即能得340VDC.当输入电压提高5倍,即为地铁电网电压1700V;100V输出相应提高5倍为SOOV,逆变基本上供380V交流负载用。

传统电路超前管、滞后管源漏极电压和驱动电压波形

图10为传统电路超前管Q和滞后管Q4的波形。图中超前管Q,上的电压几,,滞后管Q4上的电压vQ4。右边为左边时基展开图。

图中滞后管Q4上的缺口是变压器漏感和开关管并联电容谐振引起的。可见,Q;和Q;开通时,埃1、际下降的形态是不一样的。图m给出了开通Q,和Q、时的情况,图中V}, , V}为`C1 " Q4管的栅极驱动电压波形。从图中可以看出,开通Q,管时,源漏极上的电压已经降为零,因此开通Ql管为软开关,而开通Q;管时,源漏极电压不为零的,因此开通Q4管为硬开通。

加电流箱位滞后管}4源漏极电压和驱动电压波形

图12为副边电流籍位电路开关管Qt` Q4开通时的电压波形,电压比例同图11。左图为副边电流开关管箱位时的电压波形,右图为副边电流饱和电感器箱位时的电压波形。从图中可以看出,滞后管Q;在给开通信号时,其源漏极上的电压均已降为零,即实现了软开关,证明了副边电流籍位实现zvs的可行性。显然克服了如图n所示的传统电路Q4管硬开通的缺点。

二极管上的电压波形

二极管上的电压Va,二极管上的电流isi。右边为左边时基展开图,如图13所示。

从图中可以看出,由于加了尖峰抑制器和饱和电感器,二极管上的电压尖峰基本消除。这与第3节中的分析一致,见图9。

移相全桥方案参数设计

移相全桥方案参数设计

移相全桥方案参数设计

引言:

移相全桥是一种常用的电力电子变换器拓扑结构,广泛应用于各种电力供应系统和工业控制领域。在设计移相全桥方案时,关键是确定合适的参数,以实现所需的电气性能和效率。本文将从输入电压、输出电压、频率、功率、开关器件和控制策略等方面进行详细的参数设计。

一、输入电压:

输入电压是移相全桥的基本参数之一,决定了输出电压的范围和调节能力。在设计过程中,需要考虑系统所需的最大输出电压和输入电压范围,以及电压调节的精度要求。同时,还需考虑输入电压的波动和噪声等因素,并合理选择输入电容和滤波器等元件以保证系统的稳定性和可靠性。

二、输出电压:

输出电压是移相全桥方案的重要参数之一,直接影响到系统的电气性能。在设计过程中,需要确定所需的输出电压范围和调节能力,以及电压调节的精度要求。同时,还需考虑电压波动和纹波等因素,并合理选择输出电容和滤波器等元件以保证输出电压的稳定性和纹波值。

三、频率:

频率是移相全桥方案的重要参数之一,决定了系统的工作速度和输出电压的调节响应速度。在设计过程中,需要根据具体应用要求确定系统的工作频率范围和调节速度要求。同时,还需考虑开关器件的特性和互感器的选取等因素,并合理调节谐振电感和谐振电容等元件以实现所需的频率。

四、功率: 功率是移相全桥方案的重要参数之一,决定了系统的输出能力和效率。在设计过程中,需要根据具体应用要求确定系统的最大输出功率和效率要求。同时,还需考虑开关器件的能力和散热等因素,并合理选择功率开关器件和散热器等元件以实现所需的功率。

五、开关器件:

开关器件是移相全桥方案的核心元件之一,直接影响到系统的性能和可靠性。在设计过程中,需要根据输入电压、输出电压、频率和功率等参数确定合适的开关器件。常用的开关器件包括IGBT、MOSFET和功率二极管等,需要根据具体需求选择合适的器件型号和参数。

六、控制策略:

控制策略是移相全桥方案的关键之一,决定了系统的输出电压和功率特性。在设计过程中,需要选择合适的控制策略以实现所需的电气性能和效率。常用的控制策略包括PWM调制、谐振控制和谐振频率跟踪等,需要根据系统的工作频率和响应速度等要求进行合理选择和调整。

移相全桥方案参数设计 2

移相全桥方案参数设计 2

3.高频变压器计算

3.1变比的计算

为了减小整流桥单元的电压应力,本项目选择高频变压器的结构为一个原边绕组和五个副边绕组,五个副边绕组分别经整流桥输出的电压串联组成逆变器所需的直流电压,具体结构如图13所示。

为了提高高频变压器的利用率,减小开关管的电流,降低输出整流二极管的反向电压,从而减小损耗和降低成本,高频变压器原副边变比尽可能地大一些。为了在输入电压范围内能够输出所要求的电压,变压器的变比应按最低输入电压Uin(min)选择。选择副边的最大占空比为Dsec(max),则可计算出副边电压最小值Usec(min)为

(max)D(rec)fsec(min)sec(max)2U+UDoUU

其中,Uo(max)是输出电压最大值,为893.2V,UD是输出整流二极管的通态压降,为1.5V,U(rec)f是输出滤波电感上的直流压降,约为0.2V。故变压器副边电压最小值

sec(min)21.50.21054.60.893285.UVV

原副边变比K=Uin(min)/Usec(min)=380V/1054.6V=0.36。

LrecA1CrecA1LrecA3LrecA2LrecA4CrecA2CrecA3CrecA4CbALrAC1C2C3C4LrecA4CrecA4U(PFC)oI(PFC)oNWpNWsIpIsecUo

图13.变压器原副边连接示意图

3.2.磁芯选择

磁芯选择比较通用的方法是面积乘积法。它是磁芯截面积与线圈有效窗口面积的乘积。

对于全桥电路,假定在最低输入电压时,最大占空比为0.8,开关管导通时间为0.8Tsw,效率η=80%,线圈铜填充系数为0.4。则面积乘积公式

max35oewPAPAAfB

上式中Po是变压器输出功率,为10kVA/(90%×95%)=11.695kVA(变频电源每相输出功率为10kVA,考虑工频逆变电路的转换效率为90%,不控整流的转换效率为95%),f是变压器工作频率,为20kHz。Bmax为磁通密度摆幅,取为0.20T。

移相全桥的原理及设计

移相全桥的原理及设计

移相全桥是一种常见的电子电路,它广泛应用于交流电路的相位移动和频率变换中。本文将介绍移相全桥的原理和设计。

1.原理

移相全桥通过改变输入信号的相位,将信号的频率从一个频带转换到另一个频带。它由四个二极管和四个电容器组成,分别被称为D1、D2、C1和C2、移相全桥的基本原理是利用电容器和二极管的非线性特性,将输入信号的相位转换为输出信号的相位。当输入信号的频率为f1时,移相全桥将其转换为f2的信号输出。

2.设计

步骤1:选择元器件

选择适当的二极管和电容器是移相全桥设计的第一步。为了确保稳定的输出,二极管和电容器应具有较低的漏电流和电容器值。

步骤2:确定频率范围

根据设计要求确定输入和输出信号的频率范围。这将有助于选择适当的二极管和电容器,并确定所需的电容器值。

步骤3:计算电容器值

根据所需的频率范围和移相全桥的工作原理,计算所需的电容器值。通常,电容器值可以使用以下公式计算:

C=1/(2πfR)

其中C为电容器值,f为所需频率,R为电阻。 步骤4:确定电阻值

根据所需的电容器值和移相全桥的工作原理,确定所需的电阻值。电阻值可以使用以下公式计算:

R=1/(2πfC)

其中R为电阻值,f为所需频率,C为电容器值。

步骤5:布局和连接电路

根据设计要求,在电路板上布局和连接移相全桥电路。确保电容器和二极管正确连接并连接到适当的地线和电源。

步骤6:测试和优化

在连接移相全桥电路之前,进行测试以确保输出满足设计要求。如果输出不正确,则进行调整和优化,例如更改电容器或二极管的数值。

在实际应用中,移相全桥可以用于音频频率的变换,相位控制和交流电路的频率调整等。由于其简单但有效的原理和设计,移相全桥在电子电路中得到广泛应用。

总结:

移相全桥通过改变输入信号的相位,将信号的频率从一个频带转换到另一个频带。它由四个二极管和四个电容器组成,并利用电容器和二极管的非线性特性实现相位转换。移相全桥的设计包括选择元器件、确定频率范围、计算电容器值、确定电阻值、布局和连接电路以及测试和优化等步骤。移相全桥在音频频率变换、相位控制和频率调整等应用中具有重要作用。

9种移相全桥ZVZCSDCDC变换器

摘要:概述了9种移相全桥ZVZCSDC/DC变换器,简要介绍了各种电路拓扑的工作原理,并对比了优缺点,以供

大家参考.

关键词:移相控制;零电压零电流开关;全桥变换器

1概述

所谓ZVZCS,就是超前桥臂实现零电压导通和关断,滞后桥臂实现零电流导通和关断.ZVZCS方案可以解决ZVS方案的故有缺陷,即可以大幅度降低电路内部的循环能量,提高变换效率,减小副边占空比丢失,提高最大

占空比,而且其最大软开关范围不受输入电压和负载的影响.

滞后桥臂零电流开关是通过在原边电压过零期间使原边电流复位来实现的.即当原边电流减小到零后,不

允许其继续反方向增长.原边电流复位目前主要有以下几种方法:

1)利用超前桥臂开关管的反向雪崩击穿,使储存在变压器漏感中的能量完全消耗在超前桥臂的IGBT中,为

滞后桥臂提供零电流开关的条件;

2)在变压器原边使用隔直电容和饱和电感,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,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件;

3)在变压器副边整流器输出端并联电容,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,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件.

2电路拓扑

根据原边电流复位方式的不同,下面列举几种目前常见的移相全桥ZVZCSPWMDC/DC拓扑结构,以供大家

参考.

1)NhoE.C.电路如图1所示[1].该电路是最基本的移相全桥ZVZCS变换器,它的驱动信号采用有限双极性控

制,从而实现超前桥臂的零电压和滞后桥臂的零电流开关.这种拓扑结构的缺陷是L1k要折衷选择,L1k太小,

在负载电流很小时,超前桥臂不能实现零电压开关;L1k太大,又限制了iL1k的变化速度,从而限制了变换器开

关频率的提高.变换器给负载供电方式是电流源形式,电感L1k电流交流变化,输入电流脉动很大,

要求滤波电容很大.该电路可以工作在电流临界连续状态,但必须采用频率控制,不利于滤波器的优化设计.

移相全桥软开关工作原理解析

ZVZCS移相全桥软开关工作原理

(1) 主电路拓扑

本设计采用ZVZCS PWM移相全桥变换器,采用增加辅助电路得方法复位变压器原边电流,实现了超前桥臂得零电压开关(ZVS)与滞后桥臂得零电流开关(ZCS)。电路拓扑如图3、6所示。

图3、6 全桥ZVZCS电路拓扑

当、导通时,电源对变压器初级绕组正向充电,将能量提供给负载,同时,输出端钳位电容充电。当关断时,电源对充电,通过变压器初级绕组放电。由于得存在,为零电压关断,此时变压器漏感与输出滤波电感串联,共同提供能量,由于得存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢,导致电位差并产生感应电动势作用于,加速了得放电,为得零电压开通提供条件。当放电完全后,整流二极管全部导通续流,在续流期间原边电流已复位,此时关段,开通,由于漏感两边电流不能突变,所以为零电流关断,为零电流开通。

(2) 主电路工作过程分析[7]

半个周期内将全桥变换器得工作状态分为8种模式。

① 模式1

、导通,电源对变压器初级绕组正向充电,将能量提供给负载,同时,输出端箝位电容充电。输出滤波电感与漏感相比较大,视为恒流源,主电路简化图及等效电路图如图3、7所示。

图3、7 模式1主电路简化图及等效电路图

由上图可以得到如下方程:

(3-3)

(3-4)

(3-5)

由(3-3)式得:

(3-6)

将(3-6)式代入(3-5)式得:

(3-7)

移相全桥控制策略

移相全桥控制策略是一种在电力电子系统中常用的控制方法,主要应用于隔离型DC/DC变换器。这种控制策略的基本思想是通过调节开关器件(如MOSFET)的导通时间,以实现输出电压的稳定和效率的优化。移相全桥控制策略的关键在于调节原边MOSFET间的移相角,从而调节输出电压。

在移相全桥控制策略中,通常利用MOSFET漏源极寄生电容和变压器的漏感谐振,实现四个MOSFET的零电压开关(Zero Voltage Switching, ZVS)。这种零电压开关技术可以显著减小开关损耗,提高整机的效率。此外,移相全桥控制策略还可以通过改变开关频率来调节输出电压,以适应不同的负载条件。

为了实现上述控制策略,可以采用数字方法进行控制,例如基于DSP进行编程。在实现输出期望占空比和软启动等基本功能的基础上,可以加入交错控制以减小输出纹波。此外,动态死区和载波动态移位的设置也有利于减小负载较小时MOSFET电压尖峰以及加快突变时输出的动态响应。

然而,移相全桥控制策略也存在一些挑战。例如,移相全桥DC/DC变换器是一个非线性时延的系统,因此传统的线性控制方式可能无法在所有工作点都具有良好的控制性能。此外,器件的差异与老化也可能导致与设计的数学模型产生偏差,影响移相全桥变换器输出特性的恶化。为了解决这些问题,可以研究输入电压、负载功率、开关频率、变压器原边等效谐振电感变化对系统稳定性和动静态性能的影响,并设计鲁棒性变增益控制器以增强系统对外部扰动与内在参数变化的鲁棒性。

以上信息仅供参考,如需更多关于移相全桥控制策略的信息,建议咨询相关领域的专家或查阅相关文献。

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