不對稱半橋變換器研究開題報(bào)告

PAGE10頁、目的、意義，國內(nèi)外概況和預(yù)測：1955年美國羅耶發(fā)明的自激振蕩推挽晶體管單壓直流變，是實(shí)現(xiàn)高頻轉(zhuǎn)控制電路的端，1957年美國查賽發(fā)明了自激式推挽雙壓1964年美國家們提出了取消工頻變壓的關(guān)電196925千赫的關(guān)電，這電的問世，在世界各國引起了強(qiáng)烈反響，從此關(guān)電的成了國際會(huì)議的熱門。20世紀(jì)60年代DC-DC功率術(shù)其實(shí)是種硬關(guān)術(shù)。60年代，美國制成20kHzDC-DC電電關(guān)，應(yīng)用于設(shè)電。由于這種術(shù)了大的直流電。到70國家用。關(guān)電的控制電路件電路，年的發(fā)展，國外在1977年始進(jìn)控制電路成?？刂齐娐返某申P(guān)電的重步80年代國用，制了的48V成套電即目前所謂的關(guān)電(SMP-SwitchModePower) 關(guān)整流(SMR-SwitchModeRectifier)o70年代，在硬關(guān)術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的，國內(nèi)外電力電界和電術(shù)界斷發(fā)高頻軟關(guān)術(shù)。最70年代出現(xiàn)了全諧振型，般之為諧振(Seriesresonantconverters,SRCs)(ParallelresonantconvertersPRCs)此(Quasi-resonantconverters,QRCs)(MultiresonantconvertersMRCS)8080PWM(ZeroswitchingPWMconverters)PWM (Zero-voltage-switchingPWMPWM()型設(shè)備發(fā)展及空間應(yīng)需求要求DC/DC變具有更小體積、重高功密度就要求DC/DC例如幾或幾十開，使路效降低處理功力幅度下降嚴(yán)重時(shí)，通斷瞬間產(chǎn)尖峰尖峰使?fàn)顟B(tài)運(yùn)行軌跡超安區(qū)影響靠性會(huì)產(chǎn)強(qiáng)磁千擾增加緩沖路減小功損耗，但緩沖路質(zhì)將功所減少轉(zhuǎn)移到緩沖路強(qiáng)緩沖時(shí)路總損耗反增加無損緩沖路的發(fā)展減少突矛盾但要增加較額外增加路“ZVS)或零電流(Zero-Current-SwitchingZCS)它是利用諧振原理，使變換器管電流(或電壓)按正弦(或準(zhǔn)正弦)規(guī)律變通(或電流自然過零斷)，實(shí)現(xiàn)損耗為零，從而提高頻率，減小變壓器、電感體積主要包括以下幾個(gè)方面：串聯(lián)或并聯(lián)諧振串聯(lián)或并聯(lián)諧振是利用諧振原理，使電路工作于諧振狀態(tài)，管零電壓通或零電流EMI通態(tài)損耗增加;諧振頻率固定，只有調(diào)節(jié)頻率，使占空比變化，從而調(diào)節(jié)輸出電流或輸出電壓因，諧振變換電路頻率是變化，這對輸入輸出濾波器設(shè)計(jì)不利。準(zhǔn)諧振或多諧振利用正向回路和反向回路值不一樣，使電路振蕩不對稱，稱為準(zhǔn)諧振當(dāng)諧振回路元件多于兩個(gè)，稱為多諧振(如頻率于寄電感和電容或外加電感和電容，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)諧振或多諧振，以達(dá)到零電壓或零電流目準(zhǔn)諧振和多諧振變換器諧振一樣，也要調(diào)節(jié)頻率實(shí)現(xiàn)輸出穩(wěn)定頻率變化，增加了控制、驅(qū)動(dòng)、輸出濾波器設(shè)計(jì)難度。ZCS-PWMZVS-PWM在準(zhǔn)諧振變換器，增加一個(gè)輔助控制電路，使變換器恒頻工作在周期內(nèi)，主功率元件按脈寬調(diào)制(PulseModulation,PWM)SSZCS-PWMZVS-PWMPWMZCTPWMZVTPWMZCS-PWMZVS-PWMuT)PWMZVTPWM)、應(yīng)力適用于每基本DCIDC:雙管正激、鉗位、移相全橋半橋采用多雙管正激移相全橋兩拓?fù)潆p管正激典型硬PWM其優(yōu)線簡單便成本:其缺硬D于0.5下EMI,S些復(fù)雜成本攀升移相全橋(PhaseShiftingControlFull-Bridge:管ZVS下進(jìn)行簡單成,)濾波EMI;其缺:滯臂管的實(shí)現(xiàn)困難，原邊有較大的環(huán)流，增加導(dǎo)通損耗，輸出二極管無法實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，其開關(guān)損耗較大，頻率過高，諧振電感過大會(huì)造成占空比丟失，四個(gè)開關(guān)管和四個(gè)驅(qū)動(dòng)，電路比較復(fù)雜。DC/DC變換結(jié)構(gòu)己被國外的各大電源公司采用，很多改善移相全橋特性的研究正在進(jìn)行之中。該變換器己廣泛用于通信AC/DC一次電源，分布式軍用電源系統(tǒng)中。不對稱半橋就是綜合了雙管正激原邊簡單和移相全橋副邊有利于輸出的變換器拓，利用開關(guān)管的輸出電和變壓器的感生諧振，開關(guān)管電壓零，實(shí)現(xiàn) S，就大大高頻率和輸出率。在高頻和大，國外對 DCIDC變換器的研究了的進(jìn)，其是相的。在高頻，國DC/DC器，國DC/DC變換器的研究。在大，國變換器單輸出率己DCIDC變換器中開關(guān)技逐了開關(guān)技，成。二的技，的技關(guān)技和研究對不對稱半橋變換器的48V15V500W是輸電壓出現(xiàn)動(dòng)生變，一的電壓，一般。正常條件下能實(shí)現(xiàn)開關(guān)運(yùn)行。、過載、過電壓、欠電壓等保護(hù)功能。本課的心內(nèi)容是不對稱半橋變換器的拓?fù)湟约翱刂葡嚓P(guān)術(shù)。與普通半橋關(guān)不同，兩個(gè)互補(bǔ)的主關(guān)管上加的不是對稱的驅(qū)動(dòng)信號，而是互補(bǔ)驅(qū)動(dòng)信號，即一個(gè)占空比為D和一1-D的驅(qū)動(dòng)信號，以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)信號的銜接，以便實(shí)現(xiàn)軟關(guān)。在不對稱驅(qū)動(dòng)下由于電容的隔直作用，原邊不會(huì)象一般全橋不對稱驅(qū)動(dòng)造成直流成分比較，但是副邊由于導(dǎo)通時(shí)間不等會(huì)出現(xiàn)直流成分。此時(shí)電容上電壓不再是輸入直流的二分之一，而是根據(jù)占空比的變化而變化。Ds1CDs1C1S1VIpLkAN1Ds2S2C2Cb1fCfRNN2122oVoVDC inD2V 3DC/DC主關(guān)為兩個(gè)互補(bǔ)控制的功率（S和S, S 和S為D和1, D ,1 2 1 2 S1D 分別為S和S的體二極管，諧振電容C和C是S和S的寄生S2 1 2 1 2 1 2電容，隔直電容C作為關(guān)管S導(dǎo)通時(shí)的電壓源，沒用一般半b 2橋結(jié)構(gòu)的兩個(gè)電容結(jié)構(gòu)是因?yàn)椴粚ΨQ半橋上下兩個(gè)電容受壓不相TNN N 1 21 22DD L,CR。1 2 f f關(guān)SV C的差1 in b通過S加在N上此時(shí)D關(guān)S導(dǎo)1 1 1 2通時(shí)加在N上的即C的此時(shí)1 bD導(dǎo)通。由于沒有夠不考慮其降不考2慮軟關(guān)過程的基本工作理量C 上的壓bVV D由于在連續(xù)導(dǎo)通模式下工作上平均電3 in零故V VD)D(nn)o 1 2N N（n1

21n N 21

22）N1由上試見當(dāng)D5Vo1VD5時(shí)V2 in o是關(guān)于D的減函減小占空比就能減少。軟關(guān)過程析：形圖如下（了便于析過程放了過度過程時(shí)：階段（tt：0 1時(shí)t時(shí)關(guān)S關(guān)斷由于C C 上不能突0 1 s1 s2C S。管S由s1 1 1于變器原邊仍然正故副邊繞組N 21D導(dǎo)通輸出感流可以看作不變原邊流也可以1看作不變C 線性升C 線性下降。s1 s2該階段方程

(t)A

I始時(shí)

p(tV 結(jié)束時(shí)V(tV，A 0 A 1 3V V Vtt 2C 32C(1D) 1 0 I Ipo po階段二（tt：在時(shí)間

1 2t時(shí)1

A

(t)V1

變器原邊繞組t時(shí)1間后變負(fù)值這副邊反向D導(dǎo)通。由于副邊漏2感作用D流不可能馬達(dá)到濾波感流值2小D2

D 同時(shí)導(dǎo)通變器副邊短路原邊電1C C s1 s2

(t)A

Ipdi(t)L p V Vk dt A 3根據(jù)初始狀態(tài)可得V(t)VA

I p1

n

(tt)1I (t)Ip

cosk

(tt)1t t 1arcsin( v3 )2 1 I Zk p1 nI(t)I

cos[arcsin( v3 )]p 2 p1

I Zp1 n k nt t）2 3tV2

oVA

o保。在t

t3過零由于容V的作用相增。應(yīng)3在這一導(dǎo)才能實(shí)現(xiàn)軟diL

(t)

vk dt 3Ltt kIL2 V p23四tt）3 4相增假設(shè)所有繞組匝數(shù)同考慮激磁當(dāng)增到輸出相等D 繼續(xù)導(dǎo)D斷副兩者之差）2 11實(shí)際路考慮匝比I I N1p4 oN21Lt t kIL3 V p4in死后容上給供路進(jìn)入穩(wěn)態(tài)后續(xù)狀tt2 3tt tt2 0 a 3 0t1VI 3Vp1 ZnV D LkI inkp1 Zn

Z n

2C）V3I inVV3p ZnVI pV

1DZn輸入低負(fù)載流助②增加特征阻抗即增加減小容助③D0

容易D0

輸入人為設(shè)定容一般是寄容也不能改變，為了實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)運(yùn)行，只能靠增加電感。電感增加到一定程度時(shí)，很方便實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，但是帶來的問題是占空比損失，效率降低，解決的辦法為：1原邊加飽和電感飽和電感是指能工作在飽和狀態(tài)的電感。當(dāng)電流大時(shí)電感飽和，表現(xiàn)為一個(gè)很小的電感:當(dāng)電流小時(shí)電感脫離飽和，又表現(xiàn)為一個(gè)很大的電感，阻止電流變化。利用飽和電感的這種特性，可以用來改善變換器的性能，在上橋臂開關(guān)管開通時(shí)，飽和電抗通過正向電流并處在飽和狀態(tài)，在上開關(guān)管關(guān)斷且電壓V小于電壓AV時(shí)，電流降到很小時(shí)，飽和電感退出飽和，相當(dāng)于一個(gè)普通電3感的作用使得電流繼續(xù)原方向以保證下開關(guān)管實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，這種電 路拓?fù)渚哂熊涢_關(guān)、占空比損失小、小了路中的通態(tài)損，但這種電路也在下個(gè):飽 和 電 感的和性的是比的，飽和電感為工作在飽和到不飽和的中，工作時(shí)損很大，須初始導(dǎo)率、矯頑力小、化曲線窗口小且_接近矩形的性。果不合適，會(huì)引起飽和電感嚴(yán)重發(fā)熱，限制了效率和輸出功率的提。副 邊 占 空比丟失。一般來說，當(dāng)輸入電壓波動(dòng)大時(shí)，飽和電感須由最輸入電壓來決定，那么，在低輸入電壓時(shí)，副邊的占空比損失多，輸入電壓越低，占空比損失越多。fD LfCCCCNDCQCCfRN2122Vo2。如上圖只需要同C 上壓作用D和D上很快歸零同C 1 2零也很快到零斷Q ，C即可壓。上后是同樣過程。優(yōu)點(diǎn)是能夠范圍內(nèi)但是入有源器件控制變復(fù)雜成本增硬狀態(tài)運(yùn)行其耗不可忽略。綜合考慮選用辦法。2005.9――2005.12 查閱文獻(xiàn)資料2006.1――2006.3 算機(jī)仿真2006.4――2006.10 實(shí)驗(yàn)、調(diào)試參考文獻(xiàn)322，北京0，北京半變換器條件析力子術(shù)，20056月HosotaniT.HaradaK.IshiharaTodakaAnovelZVSmulti-resonantconverterwithrectifiersdeadtimecontroloperatedin20MHzEnergyConference,1994,INTELEC'94,16thInternational30Oct-3Nov1994pp115.[6]WeiDong,DengmingPeng,HuijieYu,Lee,F.C.,Lai,J.,Asimplifiedcontrolschemeforvoltagetransition(ZVT)inverterusingcoupledinductors,PowerElectronicsSpecialistsConference,2000,PESC'00,200032000pp12211226.Czarkowski,D.,Kazimierczuk,M.K.,CircuitmodelsofPWMhalf-bridgeDC-DCconverter,CircuitsandSystems,1992,Proceedingsofthe35thMidwestSymposiumon,9-12Aug1992,pp469一72.Carli,G，Dualmodulationusingthehalfbridgewithcomplementarycontrol,AppliedPowerElectronicsConferenceand1999,APEC'99,FourteenthAnnual,Volume:2,14-18Mar1999,pp987–993PengXu,QiaoqiaoPit-LeongLee,Anovelintegratedcurrentdouble