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諧振型DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS 條件,要達(dá)到什么條件?

發(fā)布時(shí)間:2015-08-19 責(zé)任編輯:echolady

【導(dǎo)讀】諧振型DC-DC變換器作為轉(zhuǎn)換器的新興產(chǎn)品,在工業(yè)、光伏變電領(lǐng)域相繼被廣泛應(yīng)用。目前已經(jīng)出現(xiàn)串聯(lián)、并聯(lián)兩種諧振型DC-DC變換器。本文主要講解的是諧振型轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS條件,需要達(dá)到什么要求。

通常情況下,在諧振型的轉(zhuǎn)換器電路設(shè)置中,當(dāng)開關(guān)管互補(bǔ)對(duì)稱驅(qū)動(dòng)且并聯(lián)電容與主電路諧振電容數(shù)值相差較大時(shí),諧振變換器實(shí)現(xiàn)ZVS和ZCS條件基本上可以由諧振網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗的性質(zhì)確定,如下圖所示:

諧振型DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS 條件,要達(dá)到什么條件?
圖1諧振電路ZVS、ZCS條件

各時(shí)間段導(dǎo)通開關(guān)管如下圖所示:

諧振型DC-DC變換器實(shí)現(xiàn)ZVS、ZCS 條件,要達(dá)到什么條件?
圖2諧振全橋變換器開關(guān)管導(dǎo)通情況

從圖1和圖2的參數(shù)比對(duì)分析中我們可以比較明顯的看出,當(dāng)諧振網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗Zin為感性時(shí),輸入電流ir滯后于輸入電壓角度φ,在主開關(guān)管被驅(qū)動(dòng)之前,其寄生二極管已經(jīng)導(dǎo)通,主開關(guān)管兩端電壓被箝位至零,故主開關(guān)管為ZVS,而驅(qū)動(dòng)信號(hào)被撤走時(shí),主開關(guān)管中還流過電流,故為硬關(guān)斷。

當(dāng)諧振網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗Zin為容性(如圖1中b圖所示)時(shí),輸入電流ir超前于輸入電壓vs角度φ,在主開關(guān)被驅(qū)動(dòng)之前,由于同一橋臂另一開關(guān)管的寄生二極管已經(jīng)導(dǎo)通,主開關(guān)管兩端電壓被箝位至輸入電壓Vin,故為硬開通,而驅(qū)動(dòng)信號(hào)被撤走時(shí),主開關(guān)管中電流為零,諧振電流流過寄生(反并)二極管,故主開關(guān)管為ZCS。由于主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS或ZCS的條件僅由諧振網(wǎng)絡(luò)輸入電壓和電流的相位關(guān)系確定,故只要諧振電流ir為與輸入電壓vs同頻率的周期信號(hào),以上結(jié)論就成立。

在以上的結(jié)論分析研究中,盡管諧振電流參數(shù)ir僅含基波成分,但該結(jié)論依舊同樣適用于諧振電流ir中除了含基波分量以外,也含有3、5、7……次諧波的情況(如多諧振變換器等)。由于當(dāng)變換器負(fù)載一定時(shí),諧振網(wǎng)絡(luò)輸入阻抗Zin的性質(zhì)是確定的,因此通常諧振變換器不能同時(shí)實(shí)現(xiàn)ZVS和ZCS,要同時(shí)實(shí)現(xiàn)ZVS和ZCS,往往需要在副方增加一些輔助電路,這樣會(huì)增加電路的復(fù)雜性。

在該過程中,Zin的性質(zhì)主要由Zin的虛部決定,當(dāng)Im[Zin(jws)]>0時(shí),Zin(jws)為感性;當(dāng)Im[Zin(jws)]<0時(shí),Zin(jws)為容性;當(dāng)Im[Zin(jws)]=0時(shí),Zin(jws)為純阻性。

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