【摘要】：分析了隔離型雙半橋(DHB)DC-DC變換器的軟開關(guān)特性。首先介紹DHB變換器的工作原理,詳細(xì)分析DHB變換器的軟開關(guān)過程。通過理論建模和定量分析,給出各開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通的充要條件�？偨Y(jié)諧振電流、變換器輸出功率和死區(qū)時(shí)間與實(shí)現(xiàn)零電壓開通的三條規(guī)律,推導(dǎo)出各開關(guān)管軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)所允許的變換器最小輸出功率的解析表達(dá)式。然后,提出一種改進(jìn)的占空比控制策略,有效地?cái)U(kuò)寬了變換器的軟開關(guān)運(yùn)行范圍,有助于變換器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的軟開關(guān)運(yùn)行。最后,通過樣機(jī)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了所提的理論分析以及改進(jìn)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(guān)過程中死區(qū)時(shí)間，對(duì)變換器的軟開關(guān)特性進(jìn)行了深入研究。通過理論建模和定量分析推導(dǎo)了各開關(guān)管的軟開關(guān)工作范圍，討論了電路參數(shù)與軟開關(guān)工作范圍之間的關(guān)系。根據(jù)理論分析的結(jié)果和規(guī)律，提出了一種改進(jìn)的占空比控制方法，有效擴(kuò)大了DHB的軟開關(guān)工作范圍，確保變換器實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的軟開關(guān)。最后，通過一臺(tái)額定功率600W的樣機(jī)，驗(yàn)證了本文相關(guān)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)隔離型雙向雙半橋DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示。一次側(cè)半橋Q1/VD1、Q2/VD2與二次側(cè)半橋Q3/VD3、Q4/VD4分別位于高頻變壓器T的兩側(cè)。低壓側(cè)電池單元通過輸入電感Li接在一次側(cè)半橋中點(diǎn)處。電感Ls為變壓器漏感折算到一次側(cè)的等效電感值與外接補(bǔ)償電感值的總和。開關(guān)管Q1和Q2，Q3和Q4分別都以互補(bǔ)的方式交替導(dǎo)通，而且在變壓器一次、二次側(cè)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(hào)決定了變換器功率傳輸?shù)拇笮『头较颉Ｋ膫�(gè)支撐電容C1～C4，其電壓為V1～V4。Cr1～Cr4為各個(gè)開關(guān)管的結(jié)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1IsolateddualhalfbridgeDC-DCconverterDHB變換器在Boost模式下一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的電壓、電流波形如圖2所示。一個(gè)開關(guān)周期Ts可以由t1～t12共12個(gè)時(shí)刻劃分為12個(gè)工作模態(tài)。圖2Boost模式下一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的電壓、電流波形Fig.2VoltageandcurrentwaveformsinaswitchingperiodinBoostmodeDHB在這12個(gè)工作模態(tài)內(nèi)的運(yùn)行原理已經(jīng)在文獻(xiàn)

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(hào)決定了變換器功率傳輸?shù)拇笮『头较�。四個(gè)支撐電容C1～C4，其電壓為V1～V4。Cr1～Cr4為各個(gè)開關(guān)管的結(jié)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)Fig.1IsolateddualhalfbridgeDC-DCconverterDHB變換器在Boost模式下一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的電壓、電流波形如圖2所示。一個(gè)開關(guān)周期Ts可以由t1～t12共12個(gè)時(shí)刻劃分為12個(gè)工作模態(tài)。圖2Boost模式下一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)的電壓、電流波形Fig.2VoltageandcurrentwaveformsinaswitchingperiodinBoostmodeDHB在這12個(gè)工作模態(tài)內(nèi)的運(yùn)行原理已經(jīng)在文獻(xiàn)[7,8]中對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的分析，本文不再贅述。在這12個(gè)模態(tài)中，存在四段死區(qū)時(shí)間。（1）t1～t2：Q1、Q2都處于關(guān)斷狀態(tài)，Cr1、Cr2和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr2下降同時(shí)電壓vCr1上升。在t2時(shí)刻Q2導(dǎo)通以前，vCr2已經(jīng)下降為0，t2時(shí)刻Q2為零電壓導(dǎo)通。（2）t5～t6：Q3、Q4都處于關(guān)斷狀態(tài)，，Cr3、Cr4和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr4下降同時(shí)電壓vCr3上升。（3）t7～t8：Q1、Q2都處于關(guān)斷狀態(tài)，Cr1、Cr2和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr1下降同時(shí)電壓vCr2上升。（4）t11～t12：Q3、Q4都處于關(guān)斷狀態(tài)，Cr3、Cr4和Ls發(fā)生諧振，電壓vCr3下降同時(shí)電壓vCr4上升。1.2DHB變換器的穩(wěn)態(tài)運(yùn)行分析根據(jù)對(duì)稱性，變換器在Buck模式下的工作原
【作者單位】： 北京交通大學(xué)電氣工程學(xué)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(jì)劃課題資助項(xiàng)目(D131104002013003)
【分類號(hào)】：TM46

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