DC PWM全桥变换器的软开关技术-第一部分 理论基础
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· 1 ·研制开发移相全桥软开关直流变换器的设计与实现恒,周 焱,肖文英,王(湖南工学院电气与信息工程学院,湖南在电力电子装置小型化、轻量化的趋势下,可以通过提高开关器件频率来减小储能元件体积,但同时会对整机效率造成影响。
针对较大功率的直流变换器,采用移相全桥软开关技术,分析了变换器在整个开关周期中实种典型模式工作状态,通过小信号建模得到变换器输入与输出的传递函数,同时介绍了变换器系统结构和参数设计,在此基础上制作了一台功率为1 kW、开关频率为实现高频开关器件的零电压开通,输出纹波小、动态响应好,验证了设计方案的可行性。
软开关;直流变换器;零电压开关(ZVS);开关器件Design and Implementation of Phase-Shifting Full-Bridge Soft Switching DC ConvertorDONG Heng, ZHOU Yan, XIAO Wenying, WANG Yang(School of Electrical Information Engineering, Hunan Institute of Technology, Hengyang Abstract:Under the trend of miniaturization and light weight of power electronic devices, the volume of energy storage components can be reduced by increasing the frequency of switching devices, but at the same time it will have an D 3D 4D 2BL rT rU sect 1U sect 2-+DR 1DR 2L oC 0R 0+-AQ 3Q 4Q 2Q 1D 1U 1VBUSC oss 3C oss 4C oss 2C oss 1图1 ZVS-PWM DC/DC 全桥变换器原理图1.2 移相全桥ZVS DC/DC 变换器原理分析在分析之前,设定所有的开关管均为理想器件,可以瞬间开通或者关断;设定所有的电感、电容以及变压器也均为理想器件,不随着功率大小、环境变化oss 。
无刷直流电机逆变器的软开关技术无刷直流电机逆变器是一种将直流电能转换成交流电能并驱动无刷直流电机的电子设备。
在无刷直流电机逆变器中,软开关技术在提高电机效率、减少电机噪音、降低电机振动等方面起着重要的作用。
本文将介绍无刷直流电机逆变器软开关技术的原理、分类、现有研究进展,并分析其优缺点。
无刷直流电机逆变器的原理是将直流电能通过逆变器转换成交流电能,然后通过交流电能驱动无刷直流电机运转。
在逆变器中,开关管承担着很重要的作用,其具体工作模式在很大程度上决定了逆变器的性能。
传统的硬开关技术在开关管关断时会产生较大的开关损耗和电磁干扰,不利于逆变器的安全和稳定运行。
而软开关技术可以在开关管关断时通过一系列控制策略提高开关管的效率和工作稳定性,减小开关损耗和电磁干扰。
根据开关管的工作原理和逆变器的拓扑结构,可以将软开关技术分为多种类型。
常见的软开关技术包括零电压切换(ZVS)技术、零电流切换(ZCS)技术、有限电压切换(FZVS)技术等。
其中,ZVS技术是指在开关管关断时通过调节电压或电流使其达到零值的技术,可以减小开关管关断时的开关损耗,提高逆变器的效率。
ZCS技术是指在开关管关断时通过调节电流使其达到零值的技术,可以减小开关管关断时的电流压力,降低电磁干扰。
FZVS技术是指在开关管关断时通过控制电压保持在一定范围内的技术,可以降低开关管关断时的电压应力,延长其使用寿命。
当前,软开关技术在无刷直流电机逆变器中得到了广泛的应用和研究。
根据控制策略的不同,可以将软开关技术进一步分类为PWM控制技术、谐振控制技术、混合控制技术等。
PWM控制技术是指通过调节开关管的通断时间比例来控制输出电压或电流的技术,可以实现电机的高效驱动和精确控制。
谐振控制技术是指通过共振电路和谐振元件来控制开关管的开关瞬间,减小开关损耗和电磁干扰。
混合控制技术是指将PWM控制技术和谐振控制技术相结合的技术,可以实现更高的性能和更低的成本。
DC-DC直流变换器第⼀章绪论本章介绍了双向DC/DC变换器(Bi-directional DC/DC Converter,BDC)的基本原理概述、研究背景和应⽤前景,并指出了⽬前双向直流变换器在应⽤中遇到的主要问题。
1.1 双向DC/DC变换器概述所谓双向DC/DC变换器就是在保持输⼊、输出电压极性不变的情况下,根据具体需要改变电流的⽅向,实现双象限运⾏的双向直流/直流变换器。
相⽐于我们所熟悉的单向DC/DC 变换器实现了能量的双向传输。
实际上,要实现能量的双向传输,也可以通过将两台单向DC/DC变换器反并联连接,由于单向变换器主功率传输通路上⼀般都需要⼆极管,因此单个变换器能量的流通⽅向仍是单向的,且这样的连接⽅式会使系统体积和重量庞⼤,效率低下,且成本⾼。
所以,最好的⽅式就是通过⼀台变换器来实现能量的双向流动,BDC就是通过将单向开关和⼆极管改为双向开关,再加上合理的控制来实现能量的双向流动。
1.2 双向直流变换器的研究背景在20世纪80年代初期,由于⼈造卫星太阳能电源系统的体积和重量很⼤,美国学者提出了⽤双向Buck/Boost直流变换器来代替原有的充、放电器,从⽽实现汇流条电压的稳定。
之后,发表了⼤量⽂章对⼈造卫星应⽤蓄电池调节器进⾏了系统的研究,并应⽤到了实体中。
1994年,⾹港⼤学陈清泉教授将双向直流变换器应⽤到了电动车上,同年,F.Caricchi 等教授研制成功了⽤20kW⽔冷式双向直流变换器应⽤到电动车驱动,由于双向直流变换器的输⼊输出电压极性相反,不适合于电动车,所以他提出了⼀种Buck-Boost级联型双向直流变换器,其输⼊输出的负端共⽤。
1998年,美国弗吉尼亚⼤学李泽元教授开始研究双向直流变换器在燃料电池上的配套应⽤。
可见,航天电源和电动车辆的技术更新对双向直流变换器的发展应⽤具有很⼤的推动⼒,⽽开关直流变换器技术为双向DC/DC变换器的发展奠定了基础。
1994年,澳⼤利亚Felix A.Himmelstoss发表论⽂,总结出了不隔离双向直流变换器的拓扑结构。