一種兩相ZVT―PWMDC/DC變換器的分析與設(shè)計(jì)

圖6根據(jù)仿真結(jié)果擬合成的ZrF滄芩鷙那面

圖7主開(kāi)關(guān)CE電壓(上)與諧振電感電流(下)波形

圖4所示為F、Zr對(duì)該變換器DM曲線(xiàn)的影響(fs=35kHz)。其中圖4(a)所示的一族曲線(xiàn)是一族自上而下F由小變大的DM曲線(xiàn)。可見(jiàn)，F(xiàn)越大，M的可調(diào)范圍越大。從這個(gè)角度考慮，F(xiàn)應(yīng)適當(dāng)?shù)卮?。圖4(b)是一族自上而下Zr由小變大的DM曲線(xiàn)?？梢?jiàn)，Zr越大，M的可調(diào)范圍越大，同時(shí)Zr大于某個(gè)值后對(duì)M的線(xiàn)性度以及M的可調(diào)范圍的影響就不是很明顯了。同時(shí)從減小諧振電感電流峰值的角度出發(fā)，Zr也應(yīng)適當(dāng)?shù)卮蟆?

圖5為自上而下F由小變大時(shí)的一族DTLmin曲線(xiàn)?？梢钥闯?，F(xiàn)越大，為主開(kāi)關(guān)提供零電壓開(kāi)關(guān)條件所需輔助開(kāi)關(guān)超前主開(kāi)關(guān)S1開(kāi)通的時(shí)間也就越短，這樣就允許占空比的可調(diào)范圍更大。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)，做一系列仿真。所得的數(shù)據(jù)用Matlab擬合成的總損耗曲面如圖6所示。

最后綜合考慮上述優(yōu)化指標(biāo)，選擇Zr=100,F=10(即Lr=455μH,Cr=455nF)為實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的諧振參數(shù)，將其工程化，得到實(shí)際的諧振參數(shù)為L(zhǎng)r=47μH,Cr=C1=C2=4.7nF。

6實(shí)驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)前面的設(shè)計(jì)，完成了硬件電路的制作和調(diào)試。實(shí)驗(yàn)電路輸入電壓Vin=200V，工作頻率fs=35kHz，將按照式(3)計(jì)算出的TL最小值留有一定裕量后作為實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的TL，TL=18μs,實(shí)際輸出電壓Vout=159V,負(fù)載電流IRo=616A，輸出功率Pout≈980W,電路工作穩(wěn)定。實(shí)驗(yàn)電路的主要波形如圖7所示。

由圖7中可以看出，諧振電感電流約1μs左右上升到最大值，并保持了一段時(shí)間，這說(shuō)明主開(kāi)關(guān)是零電壓開(kāi)通的，同時(shí)也說(shuō)明根據(jù)推導(dǎo)出的主開(kāi)關(guān)零電壓開(kāi)通條件選取的TL是正確的。

7結(jié)語(yǔ)

本文介紹了一種更適合于大功率場(chǎng)合的新型兩相零過(guò)渡PWM變換器，推導(dǎo)了電壓變換比的解析表達(dá)式，推導(dǎo)了實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)關(guān)的條件，并設(shè)計(jì)了該變換器的控制電路，利用仿真合理地選擇電路參數(shù)后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明了推導(dǎo)的正確性和參數(shù)選擇的可行性。