轻载下双有源桥变换器零电流开关调制技术
发布时间：2021-03-08 21:48
针对双有源全桥（DAB） DC/DC变换器在轻载及电压变比偏离1时易失去软开关特性这一问题,提出了一种三角波零电流开关（ZCS）调制方法。通过合理配置变换器两个全桥的内相移量,使得高频链电感电流在每个周期内的一段时间内维持为零,从而为ZCS提供保障。相比于梯形波调制,所提出的方法不仅具有更少的开关行为,保证所有开关管ZCS开通,同时可以使得大部分换流开关ZCS关断,从而降低系统的开关损耗。同时,所提出的方法具有更大的软开关范围,且主要集中在轻载及电压变比偏离1的条件下,从而与梯形波调制形成了很好的互补。最后,通过搭建小功率实验样机对所研究的调制方法进行了对比实验验证。
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２电压电流波形??Ｆｉｇ．?２?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ??
由图３可知，在梯形波调制下，ＤＡＢ变换器在??轻载条件下的软开关范围较小，而在重载条件下??软开关范围较大。而在三角波调制下，ＤＡＢ变换??器在轻载时具有较大的软开关范围。??进一步地，为更加清晰地比较ＤＡＢ变换器在??梯形波调制和三角波调制下随着传输功率标幺值??和电压变比变化时的软开关范围。图４为ＤＡＢ变??换器在梯形波调制和三角波调制下随着外和Ｇｒ??变化时软开关范围比较。??０．８??０．２??〇－?０：２?０：Ｖ：６?０：８?１??图４两种调制方法下软开关范围比较??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｓｏｆｔ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?ｒａｎｇｅ?ｉｎ?ｔｗｏ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ??可知，当ＤＡＢ变换器的ＧＲ＜１时，所提三角波??调制ＺＣＳ调制方法的软开关范围明显大于梯形波??调制。同时可知，三角波调制在心偏离１及轻载??条件下软开关范围较大，而梯形波调制软开关范??围主要集中在ＣＫ接近于１和重载条件下。因而，??两种调制方法可以形成很好的互补。??５?实验??搭建了?１．５?ｋＷ的ＤＡＢ变换器样机，额定输??入、输出电压均为１５０?Ｖ，开关频率为２０?ｋＨｚ，??５３（ｘＨ，ｎ：ｌ?＝?ｌ：ｌ。图５为ＤＡＢ变换器在梯形波调??制和三角波调制下的电压、电流波形。在梯形波调??制下，变换器所有开关管均可实现ＺＶＳ开通，但??所有开关管均为ＨＳ关断。而在三角波调制下，不??仅参与换流的开关管数量减少（仅为梯形波调制的一??半），同时可保证所有参与换流的开关管均为ＺＣＳ??开通，大部分开关管为ＺＣＳ关断，仅Ｖ３，Ｖ４＊ＨＳ??关断，从而减小了系统的开关损耗，提髙了效率。??无法软开
由图３可知，在梯形波调制下，ＤＡＢ变换器在??轻载条件下的软开关范围较小，而在重载条件下??软开关范围较大。而在三角波调制下，ＤＡＢ变换??器在轻载时具有较大的软开关范围。??进一步地，为更加清晰地比较ＤＡＢ变换器在??梯形波调制和三角波调制下随着传输功率标幺值??和电压变比变化时的软开关范围。图４为ＤＡＢ变??换器在梯形波调制和三角波调制下随着外和Ｇｒ??变化时软开关范围比较。??０．８??０．２??〇－?０：２?０：Ｖ：６?０：８?１??图４两种调制方法下软开关范围比较??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｓｏｆｔ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?ｒａｎｇｅ?ｉｎ?ｔｗｏ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ??可知，当ＤＡＢ变换器的ＧＲ＜１时，所提三角波??调制ＺＣＳ调制方法的软开关范围明显大于梯形波??调制。同时可知，三角波调制在心偏离１及轻载??条件下软开关范围较大，而梯形波调制软开关范??围主要集中在ＣＫ接近于１和重载条件下。因而，??两种调制方法可以形成很好的互补。??５?实验??搭建了?１．５?ｋＷ的ＤＡＢ变换器样机，额定输??入、输出电压均为１５０?Ｖ，开关频率为２０?ｋＨｚ，??５３（ｘＨ，ｎ：ｌ?＝?ｌ：ｌ。图５为ＤＡＢ变换器在梯形波调??制和三角波调制下的电压、电流波形。在梯形波调??制下，变换器所有开关管均可实现ＺＶＳ开通，但??所有开关管均为ＨＳ关断。而在三角波调制下，不??仅参与换流的开关管数量减少（仅为梯形波调制的一??半），同时可保证所有参与换流的开关管均为ＺＣＳ??开通，大部分开关管为ＺＣＳ关断，仅Ｖ３，Ｖ４＊ＨＳ??关断，从而减小了系统的开关损耗，提髙了效率。??无法软开
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关[J]. 王聪,沙广林,王俊,庄园,程红. 电工技术学报. 2015(12)
本文编号：3071726
【文章来源】：电力电子技术. 2020,54(08)北大核心
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图２电压电流波形??Ｆｉｇ．?２?Ｗａｖｅｆｏｒｍｓ?ｏｆ?ｖｏｌｔａｇｅ?ａｎｄ?ｃｕｒｒｅｎｔ??
由图３可知，在梯形波调制下，ＤＡＢ变换器在??轻载条件下的软开关范围较小，而在重载条件下??软开关范围较大。而在三角波调制下，ＤＡＢ变换??器在轻载时具有较大的软开关范围。??进一步地，为更加清晰地比较ＤＡＢ变换器在??梯形波调制和三角波调制下随着传输功率标幺值??和电压变比变化时的软开关范围。图４为ＤＡＢ变??换器在梯形波调制和三角波调制下随着外和Ｇｒ??变化时软开关范围比较。??０．８??０．２??〇－?０：２?０：Ｖ：６?０：８?１??图４两种调制方法下软开关范围比较??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｓｏｆｔ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?ｒａｎｇｅ?ｉｎ?ｔｗｏ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ??可知，当ＤＡＢ变换器的ＧＲ＜１时，所提三角波??调制ＺＣＳ调制方法的软开关范围明显大于梯形波??调制。同时可知，三角波调制在心偏离１及轻载??条件下软开关范围较大，而梯形波调制软开关范??围主要集中在ＣＫ接近于１和重载条件下。因而，??两种调制方法可以形成很好的互补。??５?实验??搭建了?１．５?ｋＷ的ＤＡＢ变换器样机，额定输??入、输出电压均为１５０?Ｖ，开关频率为２０?ｋＨｚ，??５３（ｘＨ，ｎ：ｌ?＝?ｌ：ｌ。图５为ＤＡＢ变换器在梯形波调??制和三角波调制下的电压、电流波形。在梯形波调??制下，变换器所有开关管均可实现ＺＶＳ开通，但??所有开关管均为ＨＳ关断。而在三角波调制下，不??仅参与换流的开关管数量减少（仅为梯形波调制的一??半），同时可保证所有参与换流的开关管均为ＺＣＳ??开通，大部分开关管为ＺＣＳ关断，仅Ｖ３，Ｖ４＊ＨＳ??关断，从而减小了系统的开关损耗，提髙了效率。??无法软开
由图３可知，在梯形波调制下，ＤＡＢ变换器在??轻载条件下的软开关范围较小，而在重载条件下??软开关范围较大。而在三角波调制下，ＤＡＢ变换??器在轻载时具有较大的软开关范围。??进一步地，为更加清晰地比较ＤＡＢ变换器在??梯形波调制和三角波调制下随着传输功率标幺值??和电压变比变化时的软开关范围。图４为ＤＡＢ变??换器在梯形波调制和三角波调制下随着外和Ｇｒ??变化时软开关范围比较。??０．８??０．２??〇－?０：２?０：Ｖ：６?０：８?１??图４两种调制方法下软开关范围比较??Ｆｉｇ．?４?Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ?ｏｆ?ｓｏｆｔ?ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ?ｒａｎｇｅ?ｉｎ?ｔｗｏ?ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎｓ??可知，当ＤＡＢ变换器的ＧＲ＜１时，所提三角波??调制ＺＣＳ调制方法的软开关范围明显大于梯形波??调制。同时可知，三角波调制在心偏离１及轻载??条件下软开关范围较大，而梯形波调制软开关范??围主要集中在ＣＫ接近于１和重载条件下。因而，??两种调制方法可以形成很好的互补。??５?实验??搭建了?１．５?ｋＷ的ＤＡＢ变换器样机，额定输??入、输出电压均为１５０?Ｖ，开关频率为２０?ｋＨｚ，??５３（ｘＨ，ｎ：ｌ?＝?ｌ：ｌ。图５为ＤＡＢ变换器在梯形波调??制和三角波调制下的电压、电流波形。在梯形波调??制下，变换器所有开关管均可实现ＺＶＳ开通，但??所有开关管均为ＨＳ关断。而在三角波调制下，不??仅参与换流的开关管数量减少（仅为梯形波调制的一??半），同时可保证所有参与换流的开关管均为ＺＣＳ??开通，大部分开关管为ＺＣＳ关断，仅Ｖ３，Ｖ４＊ＨＳ??关断，从而减小了系统的开关损耗，提髙了效率。??无法软开
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关[J]. 王聪,沙广林,王俊,庄园,程红. 电工技术学报. 2015(12)
本文编号：3071726
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