双有源桥 (2).pdf

: 双有源桥技术及其在高频功率变换中的应用 : 双有源桥技术是电力电子领域中一种重要的功率转换结构，尤其在高频化趋势下，它显示出了显著的优势。本文将探讨高频变压器的特性、软开关技术的重要性以及相移控制在双向全桥DC/DC变换器中的应用。 : 互联网 【正文】: 随着技术的发展，高频（HF）变压器在功率变换系统中逐渐取代了传统的低频变压器。高频变压器的主要优点在于其体积小、重量轻和成本低，同时也能够减少电压和电流波形的畸变，降低噪声，并具备更广阔的应用前景。然而，高频操作也会带来更高的开关损耗，影响变换器效率和散热问题。为了解决这个问题，软开关技术应运而生，它通过优化开关管的工作状态，降低了开关损耗，实现了高效和小型化的设计。 双向全桥DC/DC变换器在许多应用中都有所涉及，如太阳能发电系统、航空电源系统和电动车能量管理系统等。在传统移相控制中，这种变换器存在功率回流，降低了效率，加大了开关管的电流应力。因此，引入PWM加相移控制方式能有效地调整开关管的占空比，使变压器两端电压匹配，减少电流应力和通态损耗。 相移控制是通过改变两桥臂之间的导通相位差来调节功率传输，其中超前桥臂和滞后桥臂的定义取决于开关管的驱动信号。当输入输出电压幅值不匹配时，会增加环流能量，影响效率。而PWM加相移控制结合了两者的优势，通过精确控制占空比，减小了这种情况下的负面影响。 电感L作为双向全桥DC/DC变换器的关键组件，其作用在于功率传输。移相角的调整直接影响到能量传输时间和输出功率。较小的移相角会导致电流上升时间短，而较大的移相角则可能导致能量传输时间缩短，均不利于效率的提升。 为了克服传统相移控制（SPS）的局限性，本文提出了一种新型的双重移相控制（DPS）方法。DPS控制将一次和二次电压的占空比保持在0%至50%之间，并在一次和二次电压间切换栅极信号，实现了可变脉宽加相移控制。这种控制策略在保持良好稳态和动态性能的同时，提高了系统效率，还可在启动时限制浪涌电流，简化了死区效应的补偿。 此外，准谐振电路作为软开关技术的一种形式，利用辅助开关控制谐振时刻，减少了无功功率交换，但其谐振电压峰值高，对功率元件耐压值要求较高，且通常采用脉冲频率调制方式控制。准谐振电路分为零电压开关、零电流开关和电压开关多谐振电路等不同类型，它们都在一定程度上优化了开关过程，提升了变换器的效率。 双有源桥技术结合软开关策略和先进的控制方法，为高频功率变换带来了革命性的进步，不仅优化了系统的效率和可靠性，还为未来的电源设计提供了新的可能。