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基于軟開關雙向DC/DC變換模塊設計方案
摘要: 新型軟開關雙向DC/DC變換器結構框圖如圖1所示,該變換器結構的前級是270V直流母線,本變換器由升壓輸出濾波電路、PS-FB-ZVS-PWM變換器、降壓輸出濾波環(huán)節(jié)、UC3875控制電路、驅動電路、反饋檢測電路、輔助電源電路、保護電路、蓄電池充電控制電路、監(jiān)控電路等部分組成。
Abstract:
Key words :

 

新型軟開關雙向DC/DC變換器結構框圖如圖1所示,該變換器結構的前級是270V直流母線,本變換器由升壓輸出濾波電路、PS-FB-ZVS-PWM變換器、降壓輸出濾波環(huán)節(jié)、UC3875控制電路、驅動電路、反饋檢測電路、輔助電源電路、保護電路、蓄電池充電控制電路、監(jiān)控電路等部分組成。

圖1 PS-FB-ZYX-PWM雙向DC/DC變換器結構圖

(1)升壓電路。

  升壓電路主電路采用推挽電路設計,其電路如圖2所示。

  圖2 升壓電路主電路

  推挽式變換器電路由兩個正激式變換器電路組成,它們工作時相位相反。在每個周期里,兩個晶體管交替導通和截止,在各自導通的半個周期內,分別把能量傳遞給負載,所以稱之為推挽電路。

  推挽變換器由推挽逆變器和輸出整流、濾波電路構成,由于該種變換器提高了工作頻率,故變壓器和輸出濾波器的體積均可減小。

  輸出整流電路有兩種基本類型:

  全波整流電路應用于輸出電壓較低的場合,這樣可以減少整流電路中的通態(tài)損耗:

  橋式整流電路應用于輸出電壓較高的場合,這樣可以降低整流管的電壓定額,本系統(tǒng)采用橋式整流電路。

  推挽變換器適用于低壓、大電流的場合,主電路簡單,而且輸入利輸出隔離,驅動電路也較簡單,在很多系統(tǒng)中得到了廣泛的應用。

  推挽電路中主要的元件包括:高頻變壓器、IGBT、整流二極管和輸出濾波電容。

 ?、俑哳l變壓器的設計。

  變壓器是開關電源中很重要的組成部分,它的好壞直接影響著輸出電源的性能。變壓器的設計包括變壓器的結構、磁芯的型號、繞組的匝數等。

  在單端反激式變換器電路和單端正激式變換器電路中,都只利用了磁滯回線的一半,因而導致了變壓器的體積增大、結構松散,并且還要留出空氣間隙。假定在推挽式變換器電路中,兩只功率管導通的時間相同,這樣,高頻變壓器的$ˉH磁滯回線的全部都可以得到利用。因此,磁芯的體積將減少到單端變換器電路的一半,并且不需要留空氣間隙。

  變壓器的體積V可由下式決定:

 ?、诖判静牧系拇_定。

  變壓器工作在高頻狀態(tài),對磁芯的要求是:飽和磁感應強度高,損耗小,導磁率在適用頻率范圍內不減小,居里點高,飽和磁感應強度隨溫度的升高而下降不大。所以選擇鐵氧體磁芯,牌號R2KB。它的磁飽和感應強度0.5T(250C),通常取變壓器的最大磁感應強度為0.21T,以防止電壓、電流等工作參數變化時造成磁芯飽和。因此,選擇EE型磁芯。

 ?、鄞判拘吞柕拇_定。

  本裝置中變壓器工作頻率為30kHz,輸出功率為Po=7.5KW,設變壓器效率為80,則輸入功率為Pin=9.375KW,考慮到一定的裕量,選用了EE85B。

  ④功率管最大占空比確定。

  推挽式電路的輸入輸出電壓關系如下:

  根據上式可知,輸出電壓與輸入電壓、占空比和變壓器的匝數比有關,如果占空比過大,則有可能使兩個開關管同時導通,這會對電路造成毀滅性的破壞。如果占空比過小,則增加了變壓器線圈的匝數。選取適當的占空比是很有必要的,最低輸入電壓VinMin=86.4V時,功率管占空比最大。

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