交错并联磁集成双向DC/DC变换器的软开关实现条件
发布时间：2021-11-11 09:36
为了解决传统双向DC/DC变换器的损耗较大和效率较低等实际问题,提出了一种将交错并联磁集成技术与软开关技术相结合的控制方法。首先,以三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器为研究实例,分析了当变换器分别运行在一、二、三相电感时的3种工作状态。在每种状态下,分别讨论了电感反向电流的持续时间和死区时间,从而总结出了变换器运行在每种状态下可以实现零电压开关（zero voltage switch,ZVS）的条件。最后,通过实验进一步验证了理论分析的正确性,证实了该设计方案的实用性。
【文章来源】：中国电机工程学报. 2016,36(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作模态分布
发现，tLC=0.3μs时，Ipk-min=0.23A为最小值点，在理论上只要反向电流值Ipk=Ipk-min，就可以实现ZVS，但是考虑到变换器内部寄生参数的影响，往往选取更小的Ipk的数值。Ik-pA/0.00.40.81.21.62.0t/μsIpk-=f(tneg)tdietLCtnegIpk-=f(tLC)3.02.01.00.0图11三相交错并联磁集成BDC实现ZVS的条件Fig.11Conditionsof3-phaseinterleavingandmagneticallyintegratedBDC采用实验室自行搭建的三相交错并联磁集成双向DC-DC变换器[27-28]，实验电路如图12所示。电流波形测试采用闭环霍尔电流传感器CHB-25NP，其匝比为n=1/1000，测试电阻R=100Ω，通过示波器测试的电流值i=u/(nR)，其中u为示波器上显示的电压值。实验波形如图13所示。耦合电感采样调理电路DC/DC变换器电子负载可编程电源图12实验电路系统Fig.12Experimentalsystemi3(A/格)t(5μs/格)(a)相电流波形i1IeIpk2.889.43A1.53tneg1.3μs
3924中国电机工程学报第36卷的选取，即：LCHL2udpk2LC2ududnegHpkLCnegdie[1cos](1)(1)()(1)sin(1)()(1)(1)(1)[(1)]1'min{,}20,0.51tUkULkCCILktCCLkCCtUDDIDkLkDDkDtttDkDD+=++=++<>><+(27)3三相交错并联磁集成BDC的ZVS实现条件3.1三相交错并联磁集成BDC的模态分析当变换器的占空比1/3<D<2/3时，变换器的6个模态分布如图8所示。000u1u2u3i1ΔI1IIIIIIIVVVILeq1Leq2Leq3Leq4Leq5Leq6abcdefgUaUb图8三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作模态分布Fig.8Workingmodeof3-phaseinterleavingandmagneticallyintegratedBDC利用模态分析法，得到变换器在各模态下的等效电感如表2所示。根据表2可以得到变换器L1的电流纹波ΔI1为H1111213sssUD(1D)IIIILfΔ=Δ+Δ+Δ=(28)其中，Lss为变换器的等效稳态电感，可以表示为ss(1)(12)21(1)3kkLLkDD+=+′(29)a、c两点(参见图8)之间的电流增量ΔIca可以表示为Hca1112s(1)(1)UDIIILfkΔ=Δ+Δ=(30)表2各模态下的等效电感Tab.2Equivalentinductanceofeachmode模态等效电感模态Ieq1()(2)(1)(12)1LMLMkkLLDDLMkDD++=
【参考文献】：
期刊论文
[1]辅助电流有源调整的新型ZVS全桥变换器[J]. 陈仲,刘沙沙,汪洋,史良辰. 电工技术学报. 2014(04)
[2]开关变换器调制与控制技术综述[J]. 周国华,许建平. 中国电机工程学报. 2014(06)
[3]一种新型交错并联双向DC/DC变换器[J]. 陆治国,祝万平,刘捷丰,吴春军,赵丽丽. 中国电机工程学报. 2013(12)
[4]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则[J]. 杨玉岗,李涛,冯本成. 中国电机工程学报. 2012(30)
[5]一种具多路LED自动均流功能的反激式磁集成变换器[J]. 陈为,王小博. 中国电机工程学报. 2012(30)
[6]新型Buck软开关电路的设计与仿真[J]. 贾贵玺,张春雁,肖有文,赵惠超. 电工技术学报. 2012(02)
[7]具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器[J]. 汪东,赵一,石健将,何湘宁. 中国电机工程学报. 2009(21)
[8]多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究[J]. 卢增艺,陈为. 中国电机工程学报. 2009(18)
本文编号：3488625
【文章来源】：中国电机工程学报. 2016,36(14)北大核心EICSCD
【文章页数】：10 页
【部分图文】：
三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作模态分布
发现，tLC=0.3μs时，Ipk-min=0.23A为最小值点，在理论上只要反向电流值Ipk=Ipk-min，就可以实现ZVS，但是考虑到变换器内部寄生参数的影响，往往选取更小的Ipk的数值。Ik-pA/0.00.40.81.21.62.0t/μsIpk-=f(tneg)tdietLCtnegIpk-=f(tLC)3.02.01.00.0图11三相交错并联磁集成BDC实现ZVS的条件Fig.11Conditionsof3-phaseinterleavingandmagneticallyintegratedBDC采用实验室自行搭建的三相交错并联磁集成双向DC-DC变换器[27-28]，实验电路如图12所示。电流波形测试采用闭环霍尔电流传感器CHB-25NP，其匝比为n=1/1000，测试电阻R=100Ω，通过示波器测试的电流值i=u/(nR)，其中u为示波器上显示的电压值。实验波形如图13所示。耦合电感采样调理电路DC/DC变换器电子负载可编程电源图12实验电路系统Fig.12Experimentalsystemi3(A/格)t(5μs/格)(a)相电流波形i1IeIpk2.889.43A1.53tneg1.3μs
3924中国电机工程学报第36卷的选取，即：LCHL2udpk2LC2ududnegHpkLCnegdie[1cos](1)(1)()(1)sin(1)()(1)(1)(1)[(1)]1'min{,}20,0.51tUkULkCCILktCCLkCCtUDDIDkLkDDkDtttDkDD+=++=++<>><+(27)3三相交错并联磁集成BDC的ZVS实现条件3.1三相交错并联磁集成BDC的模态分析当变换器的占空比1/3<D<2/3时，变换器的6个模态分布如图8所示。000u1u2u3i1ΔI1IIIIIIIVVVILeq1Leq2Leq3Leq4Leq5Leq6abcdefgUaUb图8三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作模态分布Fig.8Workingmodeof3-phaseinterleavingandmagneticallyintegratedBDC利用模态分析法，得到变换器在各模态下的等效电感如表2所示。根据表2可以得到变换器L1的电流纹波ΔI1为H1111213sssUD(1D)IIIILfΔ=Δ+Δ+Δ=(28)其中，Lss为变换器的等效稳态电感，可以表示为ss(1)(12)21(1)3kkLLkDD+=+′(29)a、c两点(参见图8)之间的电流增量ΔIca可以表示为Hca1112s(1)(1)UDIIILfkΔ=Δ+Δ=(30)表2各模态下的等效电感Tab.2Equivalentinductanceofeachmode模态等效电感模态Ieq1()(2)(1)(12)1LMLMkkLLDDLMkDD++=
【参考文献】：
期刊论文
[1]辅助电流有源调整的新型ZVS全桥变换器[J]. 陈仲,刘沙沙,汪洋,史良辰. 电工技术学报. 2014(04)
[2]开关变换器调制与控制技术综述[J]. 周国华,许建平. 中国电机工程学报. 2014(06)
[3]一种新型交错并联双向DC/DC变换器[J]. 陆治国,祝万平,刘捷丰,吴春军,赵丽丽. 中国电机工程学报. 2013(12)
[4]交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则[J]. 杨玉岗,李涛,冯本成. 中国电机工程学报. 2012(30)
[5]一种具多路LED自动均流功能的反激式磁集成变换器[J]. 陈为,王小博. 中国电机工程学报. 2012(30)
[6]新型Buck软开关电路的设计与仿真[J]. 贾贵玺,张春雁,肖有文,赵惠超. 电工技术学报. 2012(02)
[7]具有开关电容的隔离型交错并联Boost变换器[J]. 汪东,赵一,石健将,何湘宁. 中国电机工程学报. 2009(21)
[8]多通道交错并联反激变换器磁集成技术研究[J]. 卢增艺,陈为. 中国电机工程学报. 2009(18)
本文编号：3488625
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