"大功率软开关移相全桥变换器的研究"
本文研究了一种大功率移相全桥变换器的电路拓扑,分析了工作原理,完成了1000A直流稳压电源的设计,给出了实验结果。
大功率移相全桥变换器是一种高效、可靠的电力电子设备,能够满足大功率冲击负载的需求。本文提出的移相全桥变换器电路拓扑由阻断电容Cb、漏感Lr、IGBT模块S1~S4和整流管DR1~DR4组成。该变换器的工作原理是通过移相控制来实现电压和电流的控制。
在该变换器中,IGBT模块S1~S4的控制方式为移相控制,称S1和S3组成的桥臂为超前桥臂,S2和S4组成的桥臂则为滞后桥臂。根据开关模态的分析,可以看到该变换器有12种开关模态,每种模态的工作原理都是通过移相控制来实现电压和电流的控制。
在第一个开关模态中,S1和S4导通,原边电流i0流经S1、阻断电容Cb、漏感Lr、变压器T原边绕组N1以及S4。整流管DR1导通,DR2截止,原边给负载供电。原边电流ip给阻断电容CR2充电。
在第二个开关模态中,S1关断,ip从S1中转移到C3和C1中,给C1充电,同时C3被放电。在这个时段里,Lf折算到原边的电感n2Lf和漏感Lr串联,而且Lf很大,可以认为i0近似不变,类似于一个恒流源,其大小为ip=Ipo=Io/n。
在第三个开关模态中,S3导通,S3是零电压开通。S3与S1驱动信号之间的死区时间td(lead)>t01,即在这段时间里,D3和S4导通,A、B两点电压uAB等于零。此时加在漏感上的电压为阻断电容电压vCd而变压器原、副边绕组电压均为零,变压器副边两个整流二极管DR1和DR2同时导通。
在第四个开关模态中,S4关断,原边电流ip转移到C2和C4中,一方面抽走C2上的电荷,另一方面同时义给C4充电。由于C2和C4的存在,S4的电压是从零慢慢上升的,因此S4是零电压关断。
在第五个开关模态中,D2自然导通,将S2的电压箝在零,此后就可以开通S2,S2是零电压开通。S2和S4驱动信号之间的死区时间td(lag)>t23,即虽然此时S2已开通,但S2不流过电流,i0由D2流通,漏感的储能回馈给输入电源。
在第六个开关模态中,原边电流由正方向过零,并且向负方向增加,流经S2和S4。由于原边电流仍不足以提供负载电流,负载电流仍由两个整流管提供回路,因此原边绕组电压仍然为零,加在漏感Lr和阻断电容Cb的电压是电源电压Vin,原边电流反向线性增加。
本文提出的移相全桥变换器电路拓扑能够满足大功率冲击负载的需求,具有高效、可靠的特点。该变换器的工作原理是通过移相控制来实现电压和电流的控制,可以满足不同负载的需求。