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      > IGBT变流器 > 文章正文

      移相全桥ZVS PWM直流变换器负半周工作模式分析

       
      开关模态七:负半周期功率输出过程
      开关模态七:负半周期功率输出过程
      如上图,此时T2与T3同时导通,T1与T4同时关断,原边电流ip的流向是T3—Lk—Lp—T2,如图所示。
      此时的输入电压几乎全部降落在图中的B,A两点上,即UAB=-Vin, 此时AB两点的电感量除了图上标示出的Lp与Lk之外英冠直播-高清直播-【米fun直播】,应该还有次级反射回来的电感LS`(因为此时次级二极管VD2是导通的)英冠直播-高清直播-【米fun直播】,即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回来,所以LS`会比Lk大很多,导致Ip上升缓慢,上升电流△Ip为
                       -△Ip=-【 (Vin-n*Uo)*(t7-t6)/( Lk+ LS`)】
      此过程中,根据变压器的同名端关系,次级二极管VD2导通,VD1关断,变压器原边向负载提供能量,同时给输出电感Lf与输出电容Cf储能英冠直播-高清直播-【米fun直播】。(图中未画出)
      此时英冠直播-高清直播-【米fun直播】,               UC1 =UC4=UB =Vin    UAB=-Vin
                           UA=0V
      开关模态八:负半周期超前臂谐振过程
      开关模态八:负半周期超前臂谐振过程
      如上图英冠直播-高清直播-【米fun直播】,此时超前桥臂下管T2在t7时刻关断,但由于电感两端电流不能突变的特性,变压器原边的电流仍然需要维持原来的方向英冠直播-高清直播-【米fun直播】,故电流被转移到C1与C2中英冠直播-高清直播-【米fun直播】,C2被充电,电压很快会上升到输入电压Vin,而C1的电荷很快就被抽走,C1两端电压很快就下降到0V,即将A点的电位钳位到Vin。
      由于次级折算过来的感量LS`远远大于谐振电感的感量Lk,故基本可以认为此是的原边类似一个恒流源英冠直播-高清直播-【米fun直播】,此时的ip基本不变,或下降很小英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      C2两端的电压由下式给出
                  Vc2=︱-Ip︱*(t8-t7)/(C1+C2)= Ip*(t8-t7)/2 Clead
            C1两端的电压由下式给出
                    Vc1= Vin- 【︱-Ip︱*(t8-t7)/2 Clead】
      其中Ip是在模态8流过原边电感的电流,在t8时刻之前,C2上的电压很快上升到Vin,C1上的电压很快变成0V,D1开始导通英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      在t8时刻之前,C2充满电,C1放完电英冠直播-高清直播-【米fun直播】,即 VC2= VC4=VA=VB = Vin  VC1=VAB= 0V
      模态8的时间为
                △t= t8-t7=2 Clead * Vin/ Ip
      注意:此△t时间要小于死区时间英冠直播-高清直播-【米fun直播】,否则将影响ZVS效果。
      开关模态九:原边电流负半周期钳位续流过程
      开关模态九:原边电流负半周期钳位续流过程
      如上图,在t8时刻二极管D1已经完全导通续流,将超前臂上管T1两端的电压钳位到0V,此时将T1打开,就实现了超前臂上管T1的ZVS开通英冠直播-高清直播-【米fun直播】;但此时的原边电流仍然是从D1走,而不是T1英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      此时流过原边的电流仍然较大,等与副边电感Lf的电流折算到原边的电流
              即      ip(t)= iLf(t)/n
      此时电流的下降速度跟副边电感的电感量有关。
      从超前臂T2关断到T1打开这段时间td英冠直播-高清直播-【米fun直播】,称为超前臂死区时间英冠直播-高清直播-【米fun直播】,为保证满足T1的ZVS开通条件,就必须让C1放电到0V英冠直播-高清直播-【米fun直播】,即
                 td ≥△t= t9-t8=2 Clead * Vin/ Ip
      此时,    UC2=UC4=UA=UB =Vin   英冠直播-高清直播-【米fun直播】,  UAB=0V
      开关模态十:负半周期滞后臂谐振过程
      开关模态十:负半周期滞后臂谐振过程
      如图所示:在T9时刻将滞后臂上管T3关断,在T3关断前,C3两端的电压为0,所以T3属于零电压关断。
      由于T3的关断英冠直播-高清直播-【米fun直播】,原边电流ip突然失去通路,但由电感的原理我们知道英冠直播-高清直播-【米fun直播】,原边电流不允许突变,需要维持原来的方向英冠直播-高清直播-【米fun直播】,以一定的速率减少。所以,原边电流ip会对C3充电英冠直播-高清直播-【米fun直播】,使C3两端的电压慢慢往上升,同时C4开始放电。
      即               ip(t)=-I2sinω(t-t9)
                      vc3(t)=Zp*︱-I2︱sinω(t-t9)
                       vc4(t)=Vin-Zp*︱-I2︱sinω(t-t9)
      其中,-I2:t9时刻,原边电流下降之后的电流值
            Zp:滞后臂的谐振阻抗,Zp= )0.5
               ω:滞后臂的谐振角频率,ω=1/(2Lr*Clag)0.5
      同理,原边的谐振电感Lr与滞后臂的两个电容C3,C4谐振英冠直播-高清直播-【米fun直播】,其电压与电流的关系就是正弦关系英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      同开关模态四分析一样的道理英冠直播-高清直播-【米fun直播】英冠直播-高清直播-【米fun直播】,由于原边电压的反向英冠直播-高清直播-【米fun直播】,根据同名端的关系,LS1,LS2同时出现上正下负的关系,此时VD1开始导通并流过电流;而由于LS2与Lf的关系,流过LS2与VD2的电流不能马上减少到0,只能慢慢的减少;而且通过VD1的电流也只能慢慢的增加,所以出现了VD1与VD2同时导通的情况,即副边绕组LS1,LS2同时出现了短路英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      而副边绕组的短路,导致Lf反射到原边去的通路被切断英冠直播-高清直播-【米fun直播】,也就是说会导致原边参加谐振的电感量由原来的(Lf*n2+ Lr)迅速减少到只剩Lr英冠直播-高清直播-【米fun直播】,由于Lr比(Lf*n2+ Lr)小很多,所以原边电流会迅速减少。
      在t10时刻英冠直播-高清直播-【米fun直播】,原边的UAB=ULr=Vin,UB=UC4=0V, UA=UC2=UC3=Vin
      开关模态十一:谐振结束,原边电感向电网馈能
      开关模态十一:谐振结束,原边电感向电网馈能
      如图所示,当C3充电到Vin之后,谐振结束,就不再有电流流过C3,C4,转而D4自然导通,原边电流通过D4—Lr—D1向电网馈能,其能量来源于储存在Lr中的能量英冠直播-高清直播-【米fun直播】,此时原边电流迅速减少英冠直播-高清直播-【米fun直播】,
      ip(t)= -【Ip10- (t-t10)】
         其中  Ip10是t10时刻的原边电流值
      在t11时刻减少到0。
      此时T4两端的电压降为0V,只要在这个时间将T4开启,那么T4就达到了零电压开启的效果。
      对于开关模态11来说,谐振周期一定要小于死区时间,否则就不能达到滞后臂的ZVS效果了英冠直播-高清直播-【米fun直播】。但此时的谐振电感是没有次级电感通过匝比反射回来的,所以只有谐振电感参与了谐振,在设计的时候小心了,谐振电感一定要足够大,否则谐振能量不够的话,原边电流就会畸变。
      在t11时刻英冠直播-高清直播-【米fun直播】,UAB=ULr= UC3=UA=Vin,UB=0V
      开关模态十二:原边电流从0正向增大
      开关模态十二:原边电流从0正向增大
      如图所示,在t11时刻之前英冠直播-高清直播-【米fun直播】英冠直播-高清直播-【米fun直播】,T4已经导通,在t11时刻原边电流ip已经上升到0,由于没有了电流,所以D1,D4自然关断英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      在t11-t12的时间内,副边的二极管D1英冠直播-高清直播-【米fun直播】英冠直播-高清直播-【米fun直播】,D2还是同时导通流过电流英冠直播-高清直播-【米fun直播】,将副边绕组短路,阻断输出电感反射到初级的途径,此时的负载电流还是由次级电感与输出电容提供英冠直播-高清直播-【米fun直播】;同时,由于原边的T1,T4已经导通,原边电流ip流过T1--Lr—T4,又因为Lr很小,所以原边电流ip就会正向急剧增大英冠直播-高清直播-【米fun直播】。
      即                   ip(t)= - (t-t11)
      在t12时刻,ip达到最大英冠直播-高清直播-【米fun直播】,等于副边的电感电流折算到初级的电流
      即                    ip(t12)= - ILf(t12)/n
      在这个开关模态英冠直播-高清直播-【米fun直播】,原边电流是不传递能量的英冠直播-高清直播-【米fun直播】,但副边却存在着一个剧烈的换流过程,通过副边二极管VD2的电流迅速减少英冠直播-高清直播-【米fun直播】,VD1的电流迅速增大英冠直播-高清直播-【米fun直播】,在t12时刻英冠直播-高清直播-【米fun直播】,通过VD2的电流减少到0,通过VD1的电流等于电感电流ILf。
      在t12时刻,原边的UAB= ULr=UA=UC3=Vin, UB= 0V
      文章来源:http://www.menopause-defeated.com/bl/392.html
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