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基于反激变换器的三电平逆变器的分析与设计(6)

时间:2017-05-25 19:03来源:毕业论文
图2-4 反激三电平DC-DC变换器拓扑结构图 由反激变换器的工作原理可知,通过对开关管S1,S2的控制,一次侧两绕组有不同的开关状态,在变压器原边可以得


        
图2-4  反激三电平DC-DC变换器拓扑结构图
由反激变换器的工作原理可知,通过对开关管S1,S2的控制,一次侧两绕组有不同的开关状态,在变压器原边可以得到三种电平,主开关管的电流也呈现三段。由于采用了三电平开关单元,所以每个功率开关管承受的电压应力减小,因此反激式三电平DC/DC变换器的拓扑结构能适应很多大功率、高压变换场合[12]。
同理双端反激式三电平变换器也可以这样得到,但考虑到这样变换器电路拓扑比较复杂,开关管数量较多,成本较高,因此本文中不做研究。
2.2.2  反激三电平DC/DC变换器的稳态分析
为了得到三电平,我们采用了两个反激变换器的级联,通过控制开关管的开通与关断,得到想要的波形。选取S1作为主开关管。当S1,S2中的一个关断时,为了使变压器的原边绕组电流能够继续流通,箝位二极管D提供续流回路,这样能够提高反激式变换器的效率。因此根据箝位二极管的方向,与两个开关管中作为主功率开关管的导通方向一致。在本章,选取S1作为变换器的主功率开关管来对反激式三电平DC/DC变换器进行分析研究。
首先,令反激三电平变换器的匝比N1:N2:N3=1:1:1,即N1=N2=N3,以S1为主开关管,故S1的占空比大,即D1≥D2。
图2-5为单端反激式三电平DC/DC变换器的控制原理波形以及在对开关管S1,S2的控制模式下,反激三电平变换器的原副边电流波形如下:
 
图2-5 (a)  单端反激式三电平DC/DC变换器的控制原理波形
(b)  反激三电平变换器的原副边电流波形
下面对反激三电平变换器在对开关管S1,S2的控制下的开关状态进行分析:
I.开关过程一
电路导通情况如图2-6(a)。此时开关管开关管S1,S2均导通,三绕组隔离式变压器的原边电流经输入经电压源Ui、N1、S1、S2、N2流通,副边二极管反向截止,此时三绕组隔离式变压器原边第一绕组N1两端电压U1=原边第二绕组N2两端电压U2=Ui/2,三绕组隔离式变压器副边绕组N3两端电压U3=-Ui/(2n);导通模态分析图如下:
 图2-6(a)   S1,S2均导通时的模态分析图
II.开关过程二
电路导通情况如图2-6(b)。此时开关管S1仍然导通,但开关管S2关断,三绕组隔离式变压器的原边电流经C1、N1、S1和续流二极管D1导通,副边二极管仍然为反向截止,此时三绕组隔式变压器原边第一绕组N1两端电压U1=原边第二绕组N2两端电压U2=Ui/2,三绕组隔离式变压器副边绕组N3两端电压U3=-Ui/(2n);
 
  图2-6(b)  S1导通,S2关断时的模态分析图
III.开关过程三
电路导通情况为图2-6(c)。此时开关管S2保持关断,开关管S1也关断,为了使三绕组隔离式变压器的原边电流为0,原副边电压反向,副边二极管仍然为正向导通,反激变换器的副边开始工作,储存在三绕组隔离式变压器中的磁场能量通过副边绕组N3和D2向输出端释放,副边通过N3、D2以及Cf,ZL形成流通回路。此时三绕组隔式变压器原边第一绕组N1两端电压U1=原边第二绕组N2两端电压U2=-nU0,三绕组隔离式变压器副边绕组N3两端电压U3=U0;
 
图2-6(c)  S1,S2均关断时的模态分析图
IV.开关过程四
当储存在反激变压器N3中的能量释放完之后,三绕组隔离式变压器磁复位在下一个开关周期来临前结束,此时三绕组隔离式变压器三个绕组电流均降为零,二极管D2反向截止,副边在N3、D1以及Cf之间无电流回路,此时输出端并联的电容Cf向负载放电,导通模态分析图如下:
 
        图2-6(d)   S1,S2关断后,副边无电流的模态分析图 基于反激变换器的三电平逆变器的分析与设计(6):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_7835.html
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