一種新型的零電壓零電流三電平變換器的研究
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時(shí)間：2013-04-22
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改進(jìn)拓?fù)涞木唧w工作如下：
(1)t0時(shí)刻：Q1，Q2，Q6導(dǎo)點(diǎn)間電壓UAB=Uin，DA1導(dǎo)通，DA2截止。輔助變壓器TA被短路，原次級(jí)電壓均為零。對(duì)于主變壓器次級(jí)，DR1導(dǎo)通，DR2截止。在t0時(shí)刻， 初級(jí)電流ip(t0)=io／n1。
(2)開(kāi)關(guān)模態(tài)0[t0，t1]：t0時(shí)刻，關(guān)斷Q1，初級(jí)電流ip通過(guò)Css給C1充電，C4放電。由于C1兩端電壓上升，則A點(diǎn)電位下降，變壓器初級(jí)電壓下降，輸出濾波電感電流的一部分給整流管DR2的結(jié)電容CDR2放電，其余部分反射到初級(jí)給C1充電，并給C4放電。等效電路中CD為CDR2折算到初級(jí)的電容，Io1為t0時(shí)刻折算到初級(jí)的濾波電感電流。
(3)開(kāi)關(guān)模態(tài)1[t1，t2]：t2時(shí)刻，CDR2放電結(jié)束，UCD(t)為Uin／2。設(shè)初級(jí)電流為ip(t1)，CD兩端電壓為UCD(t1)。
(4)開(kāi)關(guān)模態(tài)2[t2，t3]：此時(shí)段內(nèi)，初級(jí)電流保持不變，為t2時(shí)刻的電流ip(t2)。此電流一直保持到t3時(shí)刻，此刻Q2關(guān)斷。t2時(shí)刻CD兩端電壓為UCD(t2)，此時(shí)段內(nèi)只有DA1導(dǎo)通。
(5)開(kāi)關(guān)模態(tài)3[t3，t4]：t3時(shí)刻，關(guān)斷Q2。通過(guò)CssC2充電，C3放電。隨著充放電過(guò)程的進(jìn)行，主變壓器兩端的電壓逐漸下降，導(dǎo)致變壓器次級(jí)電壓下降，CDR2再次放電。t4時(shí)刻，C2兩端電壓升到Uin／2，C3兩端電壓下降至零。
(6)開(kāi)關(guān)模態(tài)4[t4，t5]：t4時(shí)刻，C2兩端電壓升至Uin／2，TA1開(kāi)始通過(guò)Css，DA1續(xù)流，初級(jí)電流開(kāi)始下降，同時(shí)DR2導(dǎo)通，由于其結(jié)電容已經(jīng)在上一模態(tài)中放電結(jié)束，所以DR2自然導(dǎo)通，主變壓器次級(jí)被短路，變壓器初、次級(jí)電壓均為零。
(7)開(kāi)關(guān)模態(tài)5[t5，t6]：t5時(shí)刻，ip(t)下降至零，電路保持零電流狀態(tài)直至t6時(shí)刻關(guān)斷Q6。由于在關(guān)斷前，流過(guò)其的電流已經(jīng)下降為零，所以Q6實(shí)現(xiàn)了零電流關(guān)斷。
在Q6關(guān)斷之前，Q2關(guān)斷之后，開(kāi)通Q3和Q4，但是沒(méi)有電流流過(guò)。在這個(gè)時(shí)段，主變壓器初級(jí)電流為零，初級(jí)短路，濾波電感續(xù)流。
(8)開(kāi)關(guān)模態(tài)6[t6，t7]：在關(guān)斷Q6之后很短的時(shí)間內(nèi)，開(kāi)通Q5。由于主變壓器初級(jí)回路中存在電感Lr和L1k，所以電流不能夠突變，也就是Q5實(shí)現(xiàn)了ZCS開(kāi)通。Q5導(dǎo)通后，主變壓器初級(jí)電流ip(t)反向增加，由于未能達(dá)到負(fù)載電流值，因此Dr2仍然同時(shí)導(dǎo)通。
(9)開(kāi)關(guān)模態(tài)7[t7，t8]：DR1關(guān)斷后，Lr和L1k與結(jié)電容CDR1諧振工作，CDR1充電，ip(t)繼續(xù)增加。
(10)開(kāi)關(guān)模態(tài)8[t8，t9]：t8時(shí)刻，D8導(dǎo)通，由于此時(shí)輔助變壓器TA次級(jí)TA2被Q3短路，所以TA兩端電壓為零。D8將主變壓器兩端電壓箝位到Uin。
(11)開(kāi)關(guān)模態(tài)9[t9，t10]：此時(shí)段的等效電路圖與模態(tài)8相同，但是電流變化規(guī)律不盡相同。
(12)開(kāi)關(guān)模態(tài)10[t10，t11]：t10時(shí)刻，D8關(guān)斷，此后主變壓器初級(jí)電流保持不變，為負(fù)載電流初級(jí)折算值。t11時(shí)刻，關(guān)斷Q4，電路工作情況與模態(tài)0類似。
以上11個(gè)工作模態(tài)完成后，變換器半個(gè)工作周期的工作結(jié)束，下半個(gè)工作周期與上半個(gè)工作周期工作情況類似。
2 仿真結(jié)果
該系統(tǒng)采用PSpice軟件對(duì)改進(jìn)拓?fù)溥M(jìn)行仿真。設(shè)置具體的仿真參數(shù)：輸入直流電壓Uin=300 V；分壓電容Cd1=Cd2=470μF；飛跨電容Css =470μF；主功率開(kāi)關(guān)管IGBT型號(hào)為GT15J101；IGBT兩端并聯(lián)的電容C1=C2=C3=C4=1 nF；諧振電感Lr=80μH；輸出濾波電容Cf=100μF；輸出濾波電感Lf=160μH；主變壓器變比為6，耦合系數(shù)為0．99；輔助變壓器變比為0．9，耦合系數(shù)為0．99；開(kāi)關(guān)頻率fs=50 kHz。完成仿真參數(shù)的設(shè)置后，分別對(duì)變換器滿載情況和輕載情況(輸出電流為滿載的30％)進(jìn)行仿真。滿載時(shí)，輸出電壓為36 V，輸出電流為8 A。
由圖3可以看到，因續(xù)流階段，在輔助變壓器初級(jí)電壓uTA的作用，主變壓器初級(jí)電流迅速下降到零，為Q5和Q6的零電流關(guān)斷提供了條件。本文引用地址：http://cafeforensic.com/article/175845.htm
評(píng)論