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基于移相控制ZVZCS PWM全桥变换器实现大功率高频

小序

跟着举世能源危急的加剧,作为绿色环保交通对象的电动汽车将成为未来汽车成长的趋势。今朝,我国已完成了电动大年夜、中型客车的钻研开拓事情,在某些城市作为一种抱负的日常公共交通对象已经投入示范运营。在城区繁华地带开通电动汽车公交线路,可以有效地办理汽车尾气排放和煤油原材料紧缺等问题。是以,充电技巧成为电动汽车成长的关键技巧之一,研制大年夜功率高频智能充电机用于构建电动公交车公共充电站具有紧张意义。

充电机主电路采纳移相节制ZVZCS PWM全桥变换器,在变压器副边加入电容C和两只二极管Dc、Dh,采纳简单的帮助电路复位电流,实现了超前桥臂的ZVS和滞后桥臂的ZCS。

1 、充电机主电路拓扑

传统的移相节制全桥软开关电路采纳变压器漏感或原边串联电感和功率开关管的寄生电容的谐振实现零电压开关。而滞后桥臂主要寄托变压器漏感储能,导致滞后桥臂不易满意零电压开关的前提。本文采纳了一种ZVZCS的电路拓扑布局,如图l所示。

Vs是单相或三订交流输入颠末整流滤波后获得的直流电压,S1、S2、S3、S4是功率开关器件,C1、C3为超前桥臂的并联电容,Llk是变压器的漏感,T为变压器,D1、D2、D3、D4为续流二极管,帮助电路由钳位电容C和两只二极管Dc、Dh构成,Lo为输出滤波电感,Co为输出滤波电容。

首先S1、S4导通,原边向副边输出能量,钳位电容Cc被充电至最大年夜值。关断S1,原边电流Ip给C1充电,给C3放电,因为C1的存在,S1为零电压关段,此时漏感和输出滤波电感Lo串联,合营供给能量;原边电压和副边电压均下降,当副边电压下降至箝位电容电压时,因为Cc的感化,使变压器副边电压下降速率比原边慢,导致电压差,感化于Llk使原边电流下降。C3放电至零,为S3供给零电压开通的前提。二次侧感应电压感化于Llk,加速了原边电流Ip的下降,直至Ip完全复位。开眷注换要领为+1/0,0状态处于电流复位模式。箝位电容Cc供给负载电流,副边电压下降。Cc放电完全,整流二极管D1~D4整个导通续流,在续流时代因为原边电流已经复位,此时关段S4,开通S2,因为漏感Llk原边电流不能突变,S4零电流关段,S2零电流开通。

2、 主电路事情历程阐发

全桥变换器在半个周期内有9种事情状态,记为模式l~模式9。

2.1 模式l

S1、S4导通,原边电流流经S1、Llk、原边绕组、S4;副边电流流经D1、L。、R。、D4和副边绕组,Cc经由过程Dc、Co充电,输入侧向输出侧通报能量。将电路进行简化,如图3所示,因为输出滤波电感Lo与Llk相对照大年夜,视为恒流源,等效电路如图4所示。

2.2 模式2

当cosωat=-l时,VCc(t)达到最大年夜值,则sjmωat=o,Ip(t)=nIo,Ic(t)=0,二极管Dc关断,变压器副边电流流经D1、L。、Co、R。、D4和次边绕组,简化电路如图5所示。此时:

2.3 模式3

S1关断,原边电流从S1转移至C1和C3,给C1充电,给C3放电,简化电路如图6所示。因为C1的存在,S1是零电压关断。变压器原边漏感Llk和输出滤波电感L。串联,Llk值较小,Lo值较大年夜,可视为原边电流Ip基础不变,Ip(t)=nIo。变压器原边电压Vab和整流桥输出电压Vrec以相同的斜率线性下降:

2.4 模式4

当整流桥输出电压Vrec线性降至箝位电压VCc=2(nVs-Vo)时,Dh导通,简化电路如图7所示。因为Cc远弘远年夜于C1+C3,则Cc维持两端电压不变,使整流桥输出电压比原边电压下降得慢,导致电压差感化于Llk,使原边电流Ip开始下降,等效电路如图8所示。

2.5 模式5

C3被放电到O,D3导通,简化电路如图9此时开通S3,因为D3的存在,S3为零电压开通。原边电压Vab=O。等效电路如图10所示。

此模态停止时,原边电流降为0,整流侧电压为Vβ。

2.6 模式6

原边电流复位到零,简化电路如图11所示。Cc供给负载电流,二次侧整流桥输出电压迅速下降。

2.7 模式7

Cc被放电到零,整流二极管D1~D4整个导通,负载电流畅过整流二极管续流,简化电路如图13所示。在续流时代可以关段S2,此时S2为零电流关断。

3、 仿真和实验结果与结论

本文采纳电力电子专用的saber仿真软件建立模型并仿真,仿真参数如下:

仿真波形为如图15所示。

实验系统中380 V三订交流经整流提供直流电压,充电机,纯电阻负载,示波器构成。变压器原边电压、原边电流、副边整流输出电压的测试波形如图16和图17所示。

图16为在输入电压508V时,原边电流Ip和原边电压Uba(-Uab)的波形。

图17为输入电压508V时,原边电流Ip和变压器副边整流桥输出电压Vrec波形。所研制的电动汽车充电机采纳全桥变换器,经由过程变压器副边加箝位电容和续流二极管复位主电流,使主电路的功率开关器件事情在零电压和零电流状态下。减低了开关损耗,实现了电源的软开关。

责任编辑:gt

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