12kW移相全桥PWM变换器

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第4 0卷第 4期20 0 6年 8月

电力电子技术P we e to i s o r Elcr n c

V 1 0. . o. No4 4Aug s, 0 6 u t2 0

1k移相全桥 P 2W WM变换器的设计张永锋，黄自龙，杨旭，王兆安(安交通大学，陕西西安西 704 ) 10 9

摘要：析了移相全桥零电压 P分 WM变换器工作原理，据对系统数学模型的仿真，计了变换器的控制参数，根设

采用移相全桥零电压 P WM变换器技术研制了一台功率为 1k的样机。实验结果证明了该设计方案是可行的。 2W关键词：变换器；宽调制；关/电压开关脉开零

中图分类号：M4 T 6

文献标识码： A

文章编号：0 0 10 20 )4 0 5— 3 10— 0 X(0 6 0— 0 0 0

De i n o 2 sg fa 1 kW PW M Con e t r v re wih Ph s f t a e ShitCon r la d r la e Swic ng t o n Ze o Vo t g t hiZ HANG n—e g Yo gf n,HUA NG i o g Z— n,YAN Xu,W A l G NG h o a Z a—n

( i J o n n esy X I7 04, hn ) X i t gU i rt, i t 10 9 C ia帆 ao v i O Abtat h r c l o hs h t ot ldF lB de( B eoV lg—wt ig(V )P ovrriaa src: ep nie f aeSi nol u—r g F )Zr— oaeS ihn Z S WM Cne e s l— T i p P fC r e li t c t ilz d B s n te s lt n w t e mo e fte sse, e c nr lp r mees w r otn a d t e p tt e o 2 W p r y e . ae o h i ai h t d lo ytm t o t aa tr e e g t n r o p f 1 k o ea mu o i h h h o e h o y t n l o e u py wa mpe ne n se . h x r na e ut h w h tte d i c e e sbe i a w rs p l o p s i lme t a d t t T ee p i d e d e me t rs s s o n ta e g s h me i f i l.

l l h s n s a Ke r s c n et r WM;s th n/ VS y wo d: o v r;P e wi ig Z c

1引言 现代化生产的发展和工业的进步对电力能源的需求量越来越大，大量更高功率等级的发电厂和变

而使电路中 4个开关器件实现零电压开通或零电流关断。通过改变对角线上开关管驱动信号之间的相位差来改变占空比，以达到控制输出电压的目的[ 3 1。VS 3 B一1

电所 (正在修建，站)在数量上和功率等级上对电力操作电源提出了更多的需求【常用的电力操作电源 l J。

￣V 3 D 。:

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都是采用模块并联技术，以提供大的输出电流。操作电源容量的增大，输出电流的增加都需要更多的小

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输出电流模块并联，既增加了成本，大了体积，这增 也降低了系统的可靠性。更大输出电流的电力操作电源模块可克服小功率模块的上述缺点。 移相全桥零电压开关 ( v )路， z s电以其开关损耗小，变器效率高，现简单，作可靠等优点，逆实工广泛用于大功率开关电源中[本文采用移相全桥零电 2 1。压P WM变换器技术研制了一台电力操作电源 .其最高输出电压为 3 0最大输出电流为 4 A, 0 V. 0具有良好的动态性能和稳态性能。l!lf ,

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广,

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2移相全桥 Z SP M电路的原理 V W图 l示出移相全桥 Z S P V WM变换器的主电路。 2示出其主要工作波形。图仅需在全桥电路上增加一个谐振电感￡或利用变压器漏感，可通过￡ 便

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与功率开关管输出电容 C( l 2 3 4的谐振，电 i=,,,) 在感储能释放过程中，使 G上的电压。逐步下降到零，使功率开关管体内的寄生二极管 V 而 D开通，从定稿日期：0 5 1— 3 20—22作者简介：永锋 (9 8 )男，北天门人，士，究张 17一，湖硕研方向为大功率开关电源及其数字控制技术。5 0

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图 2

主要工作波形

3系统结构图图 3示出操作电源系统结构。选用全桥电路作

为主电路，拟控制，模移相控制方式，用电流内环采

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1k移相全桥 P 2W WM变换器的设计

和电压外环的双环控制。电流环应用平均电流控制策略，用 P调节器，采 I电压外环采用 PD调节器。 I

( )可得图 5 2 所示的系统开环对数频

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系统：G

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幅值： 00 l/B 9 d 7

率特性。可见 .统的相系位裕量约为 5。 6 .能满足系统稳定性的要求。图 3操作电源结构图—\ /一

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辑￣7- 4# 7 2,)一、 i; i\一

5实验结果图 6,出超前臂开通和滞后臂关断时 I B a b示 GT的驱动电压 M和源漏极电压 M实验波形。可见，

4变换器主电路及双环调节器模型在分析移相 D/ C P C D WM变换器完整数学模型的基础上t】装置的控制系统进行了分析和设计。 4,,对 5 图 4示出装置的实际控制系统。

超前臂实现了零电压开通 ( v )滞后臂在关断过 z s:

程中并联了二极管续流，实现了零电流 ( c ) z s关断。 6出变压器的初级电流实验波形。见，图 c示。可 实验波形与理想波形基本一致。肇>0

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4系统控制框图

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图中∞∞ 0电感∞∞ i∞反馈系数 矿一电流的∞ 厂输出电压 u的反馈系数 . .u,广 △‘ (厂电压和电流的给定直流母线电压的扰动

2

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, Is格/t/ a, 1s格/t/ a ()超前臂开通时 U a d和 s形 ( )后臂哭断时 m u s“s形波 b滞 d和 g波

根据操作电源数学模型可得电感电流内环的闭环传递函数为： G ( ) CA+也 s=/ () 1

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0…l lJ■ J k

■ _√ ,f)i波形 c p

式中 CKK Rsfl 1 l=[ 2 i i C+ + ]A R C (+= L s￡ P R ) Cs1 i l

图 6实验结果

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监

表 1出稳压精度实验结果。表 2给出稳流精给度实验结果。表 1稳压精度的实验结果整定值/交流输入 V 电压厂 v 0 A3 04 1 8.2 9 5 3 80 4 56 3 04 2 20_6 3 3 0 8 4 56 3 o4 2 53.0 5 3 80 4 56 l 8.6 9 4 1 8.0 9 5 1 8. 9 46 22 2 0.2 22 23 0. 22 23 0. 25 35 3_ 25 32 3_ 25 26 3. 28 31 6.

整个系统的开环传递函数为：

GK 1 o =古 ) G也

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( 2 )

电流内环按典 I型系统设计，电压外环按典 I I型系统设计，电流环反馈系数为 01电压环反馈系 .,数为 00 8通过调整电流内环和电压外环的比例系 .1

实测值 2A 0l 8. 9 5l 1 . 9852 1 .2 985 22 2 0.9 22 3 0_6 22 2 0_6 25 5 3_2 2 .0 535 2 . 5353 28 43 6.

4A 0l 8. 3 9 1 1 .8 98 1 1 . 9808 21 93 9. 22 0 0.0 21 8 9.7 25 6 3.0 25367 . 25357 . 28 4 6.4

误差最大值/%022 .

数和积分时间常数，系统的相位裕量在 5。使 O左右， 有较强的稳定性。系统的主电路参数：流输入电压直 U= 1 V,压器变比 n 1 51输出滤波电感 L=;5 3变 = .:, 2 f6 0z输出滤波电容 C= 7 0z,载 R= .电 5t H, f2 2 t负 F L55 Q,流环反馈系数 K O1电压环反馈系数 .,=19, s 325x1。 . T= . 0

0. 22

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P D控制器参数： 3 0 T= x 0,= .5 1 I K= 4,/ 2 l 62 x 0, v利用 MA L B仿真 …… 此处隐藏：5350字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……