开关电源19、移相控制零电压开关PWM变换器
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电气传动2016年第46卷第8期基于TMS320F28035的三相大功率充电机设计周映虹,冯晓培,郭思远,李志忠(广东工业大学信息工程学院,广东广州510006)摘要:分析了变压器原边与滞后桥臂相联的加钳位二极管的零电压开关脉宽调制全桥变换器工作原理,采用TMS320F28035实现了变换器的零电压开关脉宽调制,设计了1台功率为10kW 的三相直流充电机。
实验结果表明了设计方案是可行的。
关键词:全桥变换器;脉宽调制;零电压开关;移相控制;钳位二极管中图分类号:TM464文献标识码:ADesign of Three -phase Power Charger Based on TMS320F28035ZHOU Yinghong ,FENG Xiaopei ,GUO Siyuan ,LI Zhizhong(School of Information Engineering ,Guangdong University of Technology ,Guangzhou 510006,Guangdong ,China )Abstract:A clamping diode phase -shifted ZVS full -bridge converter using the transfer primary side combinedwith the lag bridge arm had been analyzed.And a 10kW three -phase power charger was built ,by utilizing a 32-bit fixed -point DSP -TMS320F28035as core controller to achieve the ZVS PWM.The experimental results show that the designed scheme is feasible.Key words:full -bridge converter ;pulse eidth modulation (PWM );zero voltage switch (ZVS );phase shift control ;clamp diodes基金项目:广东省新能源汽车专项(110105752020190)作者简介:周映虹(1978-),女,博士,讲师,Email :****************ELECTRIC DRIVE 2016Vol.46No.8移相控制的零电压开关全桥变换器具有输出功率大、效率高和可靠性好等特点,被大功率开关电源作为主电路广泛使用。
移相pwm
移相PWM(Phase Shifted Pulse Width Modulation)是一种调节电路开关器件(晶体管、IGBT等)通断时间以控制输出电压、电流的技术,在交流电机控制、电源变换器等领域广泛应用。
移相PWM的原理是将控制信号延迟并分别控制多个开关器件,使它们的开关瞬间错开,从而减小电容、电感等元件的损耗,并降低EMI (电磁干扰)。
此外,移相PWM可以实现多种输出波形,如正弦波、三角波、方波等。
移相PWM的应用包括变频空调、照明LED驱动、数据中心电源等领域。
对于半导体器件而言,移相PWM可以提高芯片的可靠性和寿命,因为电流、电压的波形会更加平滑,减少器件的热损耗。
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移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器软开关过程的分析肖旭;张方华;郑愫【摘要】移相+PWM控制结合了移相控制和PWM控制的优点,可以减小变换器的电流应力和通态损耗,减小环流能量,提高变换器传输功率的能力,扩宽开关管零电压关断(ZVS)的范围.本文以移相+PWM控制双Boost半桥双向DC-DC变换器为研究对象,给出了变换器在各种工作模式下开关过程的等效电路模型,以及漏电感电流和结电容电压的表达式.分析了各开关管ZVS开通的条件,以及影响各开关管实现ZVS的非理想因素.最后给出了在特定功率软开关条件下的参数设计方法,通过仿真和实验证明了理论分析与参数设计方法的正确性.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2015(030)016【总页数】10页(P17-25,55)【关键词】相移+PWM;双向DC-DC;双Boost半桥;ZVS【作者】肖旭;张方华;郑愫【作者单位】南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016;南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京 210016【正文语种】中文【中图分类】TM4610 引言双向DC-DC变换器具有可以实现能量的双向传输、功率密度高等优点,在UPS、航空航天电源系统和电动汽车等场合具有很大的应用潜力[1-11]。
移相控制双向 DC-DC变换器具有易于实现软开关、变换效率高、功率密度高和动态响应快等优点,得到了广泛关注[1,6]。
由于移相控制主要是利用变压器的漏感传递能量,当输入、输出电压不匹配时变换器的电流应力和通态损耗会大大增加,同时增大了环流能量,还会影响软开关的实现,不利于变换器效率的提升[1,6-11]。
因此文献[7]提出一种移相+PWM控制方式的双向DC-DC变换器,引入PWM控制,相当于在电路中加入一个电子变压器,使得变压器一次、二次电压匹配,从而减小了变换器的电流应力,减小了通态损耗和环流能量,提高了变换器传输能量的能力,拓宽了零电压开关的范围。
基于Matlab的移相零电压PWM变换器的电压模式控制仿真研究摘要:采用电压模式控制是移相控制零电压开关pwm变换器(ps-zvs-pwm变换器)实现稳压源控制的模式之一。
对该控制模式进行了分析研究,并提出克服电压型控制模式主要缺点的方法。
关键词:ps-zvs-pwm变换器电压型控制分析研究0 引言利用单环反馈的设计和分析比较容易,电压模式控制就是以输出电压作为反馈信号构成的单闭环电压型控制系统。
电压模式控制具有单一反馈电压环设计、调试比较容易;占空比调节不受限制;对输出负载的变化有较好响应调节等优点。
下面以ps-zvs-pwm变换器为例来分析研究其电压模式控制。
1 电压模式控制移相控制零电压开关pwm变换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关,是中大功率直-直变换场合理想的方式之一。
ps-zvs-pwm变换器实现的稳压源的控制模式有电压模式控制和电流模式控制,下面采用电压模式控制进行分析。
电压模式控制是指以输出电压作为反馈信号构成单闭环电压型控制系统,其结构框图如图1所示:■图1 电压模式控制结构框图这里kpwm=■=1,rp=■=124.4444e-3将各参数代入得控制对象的传递函数为:gvd(s)=■(1)是一个二阶系统,它的控制器按bode图设计[1,2]。
未调整前系统的开环bode图如下图2:电压控制器用pid控制器[3,4],采用pid校正,相当于在s平面原点增加了一个极点,同时使中频段以-20db/sec穿越0db线,高频段以-40db/sec衰减。
pid控制器的形式整定为:gavr(s)=■(2)整定后系统开环传递函数的bode图如图3所示,其开环截止频率为4.03e3rad/sec,相角裕量为55.9deg;幅值裕量为inf。
开环截止频率远小于pwm调制频率20khz,满足要求[5]。
2 电压模式控制的优缺点分析电压模式控制的优势:在采用低阻抗功率输出时,对多输出电源具有较好的交互调节性能;单环反馈的设计和分析比较容易;锯齿波振幅较大,可使稳定的调制过程具有较好的噪声余裕。
ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计∗徐平凡;肖文勋;刘承香【摘要】设计制作了一款ZVS移相全桥变换器的低压大电流开关电源,详细阐述了部分电路的设计过程和参数计算,并通过抑制桥式变换器中超前/滞后桥臂功率管的高频谐振,降低主电路中上下桥臂的直通风险。
最后设计制作的3 kW(15V/200 A)低压大电流电源验证了设计的可行性,给出了详细的实验结果,整机效率达90%以上,对电源开发者有一定的借鉴作用。
%A low voltage and high current switching power supply based on ZVS Phase-shifted Full-bridge converter is proposed. And the design process and parameters of power supply are introduced. In order to solve the short cir-cuit problem of bridge arms generated by the oscillation of the MOSFET gate,an improved design of driving circuit is proposed,which can eliminate the parasitic oscillation and voltage spikes effectively. Finally,a 3 kW( 15 V/200 A) prototype converter is built and the experimental results verify the effectiveness of design.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】4页(P790-793)【关键词】ZVS移相全桥;高频谐振;桥臂直通问题;低压大电流【作者】徐平凡;肖文勋;刘承香【作者单位】中山职业技术学院,电子信息工程学院,广东中山528404;华南理工大学,电力学院,广州510640;深圳艾默生网络能源有限公司,广东深圳518000【正文语种】中文【中图分类】TM46零电压开关移相全桥(FB-ZVSPWM)变换器利用变压器的漏感和功率管的寄生电容来实现零电压开关,大大降低了电源的开关损耗,在大功率DC/DC变换电路中得到了广泛的应用[1-3]。
PWM变换器的技术知识移相全桥零电压开关(ZVS)PWM变换器已广泛应用于大功率开关电源中,它保持了准谐振电路开关损耗小、工作于固定开关频率的优点,且与普通硬开关全桥电路相比,仅增加了一个谐振电感。
在换流时利用谐振实现开关器件的ZVS,消除了开关损耗,提高了电路效率,使电路能工作在更高的频率[3]。
移相全桥ZVS PWM变换器只能在有限的负载范围内实现所有开关器件的ZVS。
要在大的负载范围内实现所有开关器件的ZVS,可在变压器原边串联一个大电感,或增加变压器漏感,或外接一个电感。
电感的增加对变换器性能有相当大的影响,会引起占空比的丢失。
同时,输出整流管存在反向恢复过程,在输出整流管上产生电压尖峰和电压振荡[4]。
在变压器副边加无源RCD缓冲器或在原边加两个箝位二极管和一个谐振电感可解决副边整流管上存在的电压振荡,但都无法解决占空比丢失的问题。
国内外学者提出了一些电路拓扑,利用储存在辅助电路电感中的能量来实现原边所有开关管的ZVS,不仅减少了占空比丢失和抑制了输出整流管上的电压尖峰和电压振荡,且能在更宽的负载范围内实现所有开关管的ZVS。
文献10提出了一种新的移相全桥变换器拓扑结构(如图1)。
该拓扑结构解决了硬开关全桥电路输出整流管上存在电压尖峰和电压振荡的问题,减少了占空比丢失,能在全负载范围内实现所有开关器件的ZVS,并能根据负载情况自动调节由辅助电路供给的能量。
但存在如下缺点:在续流期间,电路中环流非常大,损耗严重,降低了变换器效率。
最大程度减轻了存在的环流问题。
2改进后的拓扑结构介绍2.1与原电路拓扑结构的比较改进后的拓扑结构如图2所示。
与原电路拓扑结构的不同之处:在变压器TRA与变压器Tk的连线上加了一个双向开关Q1和相应的驱动电路。
控制电路根据检测到的负载电流的大小做出相应的决策:(1)当负载电流大于滞后桥臂实现ZVS所要求的值时,不会控制双向开关Q 导通。
D和Df,不会在续流期间导通,避免不必要的能量损耗。