【摘要】：分析了隔離型雙半橋(DHB)DC-DC變換器的軟開關特性。首先介紹DHB變換器的工作原理,詳細分析DHB變換器的軟開關過程。通過理論建模和定量分析,給出各開關管實現(xiàn)零電壓開通的充要條件�？偨Y諧振電流、變換器輸出功率和死區(qū)時間與實現(xiàn)零電壓開通的三條規(guī)律,推導出各開關管軟開關實現(xiàn)所允許的變換器最小輸出功率的解析表達式。然后,提出一種改進的占空比控制策略,有效地擴寬了變換器的軟開關運行范圍,有助于變換器實現(xiàn)穩(wěn)定的軟開關運行。最后,通過樣機實驗驗證了所提的理論分析以及改進控制方法的正確性和有效性。
【圖文】：

鈉卸縞糠治觥?本文考慮DHB變換器的開關過程中死區(qū)時間，對變換器的軟開關特性進行了深入研究。通過理論建模和定量分析推導了各開關管的軟開關工作范圍，討論了電路參數(shù)與軟開關工作范圍之間的關系。根據(jù)理論分析的結果和規(guī)律，提出了一種改進的占空比控制方法，有效擴大了DHB的軟開關工作范圍，確保變換器實現(xiàn)穩(wěn)定的軟開關。最后，通過一臺額定功率600W的樣機，驗證了本文相關理論分析以及提出的控制方法的正確性和有效性。1DHB變換器的工作原理1.1DHB變換器的拓撲結構隔離型雙向雙半橋DC-DC變換器的拓撲結構如圖1所示。一次側半橋Q1/VD1、Q2/VD2與二次側半橋Q3/VD3、Q4/VD4分別位于高頻變壓器T的兩側。低壓側電池單元通過輸入電感Li接在一次側半橋中點處。電感Ls為變壓器漏感折算到一次側的等效電感值與外接補償電感值的總和。開關管Q1和Q2，Q3和Q4分別都以互補的方式交替導通，而且在變壓器一次、二次側半橋上分別形成方波電壓vp和vs，它們之間存在移相角，的大小和符號決定了變換器功率傳輸?shù)拇笮『头较颉Ｋ膫�支撐電容C1～C4，其電壓為V1～V4。Cr1～Cr4為各個開關管的結電容與其可能外加的輔助并聯(lián)電容之和，其電壓為vCr1～vCr4。圖1隔離型雙向雙半橋DC-DC變換器的拓撲結構Fig.1IsolateddualhalfbridgeDC-DCconverterDHB變換器在Boost模式下一個開關周期內的電壓、電流波形如圖2所示。一個開關周期Ts可以由t1～t12共12個時刻劃分為12個工作模態(tài)。圖2Boost模式下一個開關周期內的電壓、電流波形Fig.2VoltageandcurrentwaveformsinaswitchingperiodinBoostmodeDHB在這12個工作模態(tài)內的運行原理已經(jīng)在文獻

饕淮�、朵{尾喟肭派戲直鸚緯煞講ǖ繆?vp和vs，它們之間存在移相角，的大小和符號決定了變換器功率傳輸?shù)拇笮『头较颉Ｋ膫�支撐電容C1～C4，其電壓為V1～V4。Cr1～Cr4為各個開關管的結電容與其可能外加的輔助并聯(lián)電容之和，其電壓為vCr1～vCr4。圖1隔離型雙向雙半橋DC-DC變換器的拓撲結構Fig.1IsolateddualhalfbridgeDC-DCconverterDHB變換器在Boost模式下一個開關周期內的電壓、電流波形如圖2所示。一個開關周期Ts可以由t1～t12共12個時刻劃分為12個工作模態(tài)。圖2Boost模式下一個開關周期內的電壓、電流波形Fig.2VoltageandcurrentwaveformsinaswitchingperiodinBoostmodeDHB在這12個工作模態(tài)內的運行原理已經(jīng)在文獻[7,8]中對其進行了詳細的分析，本文不再贅述。在這12個模態(tài)中，存在四段死區(qū)時間。（1）t1～t2：Q1、Q2都處于關斷狀態(tài)，Cr1、Cr2和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr2下降同時電壓vCr1上升。在t2時刻Q2導通以前，vCr2已經(jīng)下降為0，t2時刻Q2為零電壓導通。（2）t5～t6：Q3、Q4都處于關斷狀態(tài)，，Cr3、Cr4和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr4下降同時電壓vCr3上升。（3）t7～t8：Q1、Q2都處于關斷狀態(tài)，Cr1、Cr2和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr1下降同時電壓vCr2上升。（4）t11～t12：Q3、Q4都處于關斷狀態(tài)，Cr3、Cr4和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr3下降同時電壓vCr4上升。1.2DHB變換器的穩(wěn)態(tài)運行分析根據(jù)對稱性，變換器在Buck模式下的工作原
【作者單位】： 北京交通大學電氣工程學院;北京京能清潔能源電力股份有限公司;北京科銳博潤電力電子有限公司;
【基金】：北京市科技計劃課題資助項目(D131104002013003)
【分類號】：TM46

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本文編號：2547951