一种适合ups应用新型零电压开关双向dcdc变换器

本文档下载自文库下载网,内容可能不完整,您可以点击以下网址继续阅读或下载:wwwenkuxiazai/doc/ad0d16f24693daef5ef73dad一种适合UPS应用的新型零电压开关双向DC_DC变换器电力工程电力控制变换器第27卷第36期2007年12月中国电机工程学报ProceedingsoftheCSEEVol.27No.36Dec.2007?2007Chin.Soc.forElec.Eng.(2007)36-0097-06:TM77文献标识码:A学科分类号:470?40:0258-8013一种适合UPS应用的新型零电压开关双向DC-DC变换器肖华锋,谢少军(南京航空航天大学自动化学院,江苏省南京市210016)ANewZVSBi-directionalDC-DCConverterforUPSapplicationXIAOHua-feng,XIEShao-jun(CollegeofAutomationEngineering,Nan激ngUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nan激ng210016,激angsuProvince,China)ABSTRACT:Thecurrent-voltage-fedbidirectionalDC-DCconverterrealizesZVSforswitcheswithphase-shifttechnology,howeverswitchesofcurrent-fedtechnolagysufferfromvoltagespikeandhighcirculatingconductionlosses.Inordertosolvetheseproblems,thispaperproposesanovelphase-shiftplusPWMactiveclampingZVSbi-directionalDC-DCconverter,whichintroducesactiveclampingbwwwenkuxiazai/doc/ad0d16f24693daef5ef73dadranchandPWMtechnologytoeliminatevoltagespikeandreducecirculatingconductionlosses,alsorealizeZVSinnoloadtofullload.Theoperationprincipleofthenovelconverterisverifiedbyaprototypeconverterratedat1.5kKEYWORDS:bidirectionalDC-DCconverter;zerovoltageswitching;phase-shifttechnology;activeclamping;PWMtechnology摘要:电流?电压型双向DC-DC变换器采用相移技术可以实现功率器件的软开关,但是电流源型变换器存在关断电压尖峰和变压器两端电压不匹配时引起环流损耗增加。为解决这些问题,该文提出一种新的相移加PWM控制有源箝位型零电压软开关(ZVS)双向DC-DC变换器,在电流源型变换器中加入有源箝位支路和PWM控制技术,能够有效抑制电压尖峰和降低环流损耗,同时实现了全负载范围的ZVS。该文分析了这种新型变换器的工作原理,并在一台1.5kW的原理样机上进行验证,最后给出了试验结果。关键词:双向DC-DC变换器;零电压软开关;相移技术;有源钳位;脉宽调制技术0引言近年来,随着电动汽车、不间断电源(UPS)和航空电源系统等对能量双向传输的需求[1-5],使得大功率、高功率密度双向DC-DC变换器成为一个研究热点[2-16]。在典型的不停电电源系统中,以蓄电池作为储能元件,当外部电源正常时,由外部电源对蓄电池充电,一旦外部电源异常,则由蓄电池提供电能。在飞机高压直流电源系统中,当主电源(±270V)正常时,主电源经双向DC-DC变换器给蓄电池(28V)充电,并向28V重要负载供电,一旦飞机主电源异常,蓄电池经双向DC-DC变换器为270V重要负wwwenkuxiazai/doc/ad0d16f24693daef5ef73dad载供电。上述应用场合中,均涉及到高低电压变换,一般需要电气隔离。电流?电压型双向DC-DC变换器电路拓扑具有端电流脉动小,电压变换比大的特点,适合于蓄电池电源系统。相移技术应用于双向DC-DC变换器易于实现软开关工作,适合于高功率密度、大功率场合。文献[12]提出两端电压型大功率双有源全桥双向DC-DC变换器,它的对称结构实现了能量的双向传递和所有开关管的零电压工作,文献[13]详细分析了其特性;文献[14]提出电流?电压型双有源半桥双向DC-DC变换器,减少了功率器件,但电流源半桥的功率器件存在电压尖峰却未得到抑制;文献[12-14]都存在变压器两端电压不匹配时引起的环流损耗增加和ZVS范围变窄,抵消了软开关对变换效率的贡献,从而限制了传统相移控制双向DC-DC变换器在端电压波动较大场合的应用。文献[15]提出基于不对称结构的双向DC-DC变换器,采用PWM加相移控制技术实现变压器两端电压匹配,有效减小了环流损耗的增加,却产生了变压器的直流偏磁,降低了变压器的利用率。本文提出一种基于隔离双Boost结构和半桥结构的新型电流?电压型相移控制ZVS双向DC-DC98中国电机工程学报第27卷变换器,如图1(a)。加入有源箝位支路Sa1、Sa2和Cc抑制电流源型隔离双Boost结...

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