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一款高频输出不对称半桥逆变器的诞生

发布时间:2020-07-21 18:39:29 阅读: 来源:聚氨酯复合板厂家

引言

本文引用地址:近年来提出了一种新的高频输配电系统HFPDS(High frequency power distribution system),与传统的直流配电系统不同的是,HFPDS采用高频交流配电系统。它具有以下优点:(1)系统简单;(2)效率高;(3)可靠性高;(4)成本低。由于输出频率比较高,无法采用SPWM等控制方法,所以目前的高频输出逆变器多为方波或准方波输出,然后通过谐振滤波网络得到高频正弦波。全桥变换器加四阶谐振滤波网络的结构。其优点是能实现所有开关管ZVS,结构简单,效率高,适合大功率场合。本文结合实际课题,采用了不对称半桥逆变器和谐振式滤波网络,不仅可获得较好的输出波形,同时能够在典型负载为阻性时,从空载到满载范围内实现零电压开关。本文分析了变换器的工作原理,软开关实现条件和谐振滤波电路的设计。

工作原理

图1 高频输出不对称半桥逆变器

图1为高频输出不对称半桥逆变器拓扑,由不对称半桥变换器、四阶谐振滤波网络和高频变压器构成。图2 为高频输出不对称半桥逆变器的关键波形。不对称半桥逆变器在一个开关周期中可以分成6个不同的工作时段。当不对称半桥逆变器带阻性负载时,谐振滤波器设计为感性,使输出电压超前串联谐振支路的电流,实现所有开关管软开关。为了分析方便,在不影响分析结果的前提下,做如下假设:①所有开关管、电感、电容、变压器均为理想器件;②谐振滤波器滤波能力足够,输出电压的频率与开关管频率相同。各开关状态的工作情况描述如下:

(1)工作模态1[t0---t1]

t0时刻,开关管Q2关断。因为负电流is的存在,C1放电,C2充电, 一旦C1端的电压为零时,负谐振电流is使得D1导通。在死区时间内必须有足够的能量将C1中能量抽走。

(2)工作模态2[t1---t2]

在t1时刻开通Q1,则开关管Q1为零电压开通。此时D1和Q1同时导通。

(3)工作模态3[t2---t3]

到t2时刻,电流为零。此时以后输入电压加在谐振滤波器的输入端,使电流is正向流动,给负载供电。

(4)工作模态4[t3---t4]

在t3时刻,开关管Q1关断,因为寄生电容的存在,开关管Q1相当于软关断。由于电流为正,此时C1充电,C2放电。一旦C2端的电压为零时,正谐振电流is使得D2导通。此段时间内亦必须有足够的能量抽走C2中的能量。

(5)工作模态5[t4---t5]

t4时刻,开通Q2,则开关管Q2为零电压开通。此时D2和Q2同时导通。

(6)工作模态6[t5---t6]

到t5时刻,电流为零。此时以后谐振滤波器开始释放能量,使电流is负向流动,给负载供电。

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