并-串型雙管正激組合變換器

      傳統(tǒng)交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激組合變換器應(yīng)用于高電壓輸出場合時(shí)存在變換器次級(jí)電壓偏高高頻整流二極管電壓應(yīng)力大的問題?通常要用多個(gè)高頻二極管串聯(lián)以解決耐壓問題,但均壓設(shè)計(jì)較困難?提出了一種新型的并一串型雙管正激組合變換器,將器件的串聯(lián)變?yōu)殡娐返拇?lián),能夠?qū)崿F(xiàn)高頻二極管的動(dòng)態(tài)均壓,適合高輸出電壓?大功率的應(yīng)用場合?雙管正激變換器與全橋或半橋變換器相比,不存在橋臂直通危險(xiǎn),具有可靠性高的優(yōu)點(diǎn),為此受到人們的青睞雙管正激變換器由于磁芯復(fù)位的需要,工作占空比必須小于50%,從而造成占空比利用率不高,電源適配器變壓器次級(jí)電壓高,次級(jí)高頻整流二極管的電壓應(yīng)力大?

       特別是在高輸出電壓?大功率的應(yīng)用場合,變壓器次級(jí)的高電壓使高頻整流二極管的選擇變得困難,往往成為制約變換器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素,并后面影響變換器的效率?為了減小變換器次級(jí)電壓,增加變換器的容量,可將兩個(gè)雙管正激變換器進(jìn)行組合?圖4-44所示電路是一種典型的交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激組合變換器?在工作中,一個(gè)雙管正激變換器的控制脈沖相對(duì)于另一個(gè)移相180°?為了減小開關(guān)損耗,在電路中增加了一個(gè)輔助零電壓關(guān)斷電路,如圖中虛框內(nèi)所示?但即使采用圖4-44所示組合電路,在某些電力系統(tǒng)應(yīng)用場合,變換器的輸出電壓為330V左右,此時(shí)次級(jí)續(xù)流二極管的電壓峰值高達(dá)800V以上,次級(jí)整流二極管的電壓可能達(dá)到1000V以上,這么高的電壓應(yīng)力  給次級(jí)高頻整流二極管的選擇帶來一定難度?通常采用多個(gè)二極管串聯(lián)來解決均壓問題,但動(dòng)態(tài)均壓設(shè)計(jì)比較困難。

      針對(duì)這個(gè)問題,提出了一種新型的并一串型雙管正激組合變換器,如圖4-45所示?它應(yīng)用在同樣的輸入輸出電壓條件下,通過用電路的串聯(lián)替代器件的串聯(lián),降低了器件的電壓應(yīng)力,較好地解決了高頻二極管的動(dòng)態(tài)均壓問題。

新型組合變換器是由兩個(gè)帶兩個(gè)次級(jí)繞組的雙管正激變換器在次級(jí)續(xù)流二極管處交錯(cuò)并聯(lián),然后再串聯(lián)得到的,輸出共用一組濾波電路?圖4-45中,U4為直流母線電壓,U?為輸出電壓,電源適配器變壓器變比N=Ns/Np?虛框內(nèi)為輔助零電壓關(guān)斷電路?為簡化電路狀態(tài)分析,在以下的分析中,不考慮輔助零電壓關(guān)斷電路,忽略過渡過程,只分析穩(wěn)態(tài)過程,因?yàn)榧僭O(shè)在所述的并串型雙管正激組合變換器中,所有器件都是理想的?該電路在穩(wěn)定工作狀態(tài)時(shí)共有6個(gè)工作階段,對(duì)應(yīng)的等效電路如圖4-46所示,其關(guān)鍵波形如圖4-47所示。

(1)階段1(to~t1)

  S1和S2開通,VD5?VD6導(dǎo)通,VD9?VD10截止,加在濾波電感L上的電壓為2NU4U?,電感電流線性上升?t2的激磁電流仍在復(fù)位,VD3?VD4仍然保持導(dǎo)通,S3?S4管子電壓被鉗位在直流母線電壓U4,加在VD7?VD8上的反向電壓為2NU

  (2)階段2(t1~t2)

S1?S2?VD5?VD6繼續(xù)保持導(dǎo)通,電感電流保持線性上升?t2復(fù)位結(jié)束,S3?S4上的電壓為1/2U4,VD7?VD8上的反向電壓為NU?

  (3)階段3(t2~t)

  S1和S2關(guān)斷,VD5?VD6截止,續(xù)流二極管VD9?VD10導(dǎo)通,加在電感上的電壓為-U?電感電流線性下降?VDl?VD2導(dǎo)通,t1的激磁電流開始復(fù)位?加在VD5?VD6上的反向電壓為NUd?

  (4)階段4(3~t4)

  S3和S4開通,VD7?VD8導(dǎo)通,加在電感上的電壓為2NU4-U?,電感電流線性上升?T1的激磁電流仍在復(fù)位,VD1?VD2仍然保持導(dǎo)通,S1?S2管子電壓被鉗位在直流母線電壓U加在VD5?VD6上的反向電壓為2NU4?

  (5)階段5(4~t3)

  S3?S4?VD7?VD8繼續(xù)保持導(dǎo)通,電感電流保持線性上升?t1復(fù)位結(jié)束,S1?S2上的電壓為1/2U,VD5?VD6上的反向電壓為NU?

  (6)階段6(t5~6)

  S3和S4關(guān)斷,VD7?VD8截止,續(xù)流二極管VD9?VD10導(dǎo)通,電感上電壓為一U?,電感電流線性下降,VD3?VD4導(dǎo)通,t2的激磁電流開始復(fù)位。

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