本文主要记录在单移相控制(SPS)下的移相控制。当变换器运行于单移相控制时,变换器两侧的H 桥输出均为占空比50%的两电平电压,通过改变两电平电压间的移相角实现对传输功率的控制。

本文使用Ltspice进行仿真。

1.工作原理

变换器两个开关管在每个桥臂呈现180°互补式导通,两个斜对角的开关管全部同开同关。上下桥臂互补导通时注意设置死区时间,确保上臂开关管关断后下臂开关管再导通。         

Ths是半个工作周期的时间长度,Ths=1/2f。

D是半个工作周期的移相比 

当0<=D<=1时,原边开关管的驱动信号超前于副边,功率从变换器原边传递给副边。当-1<=D<=0时,副边开关管的驱动信号超前于原边,功率从变换器副边传递给原边。本文只讨论正向传输。

状态1:电感左H右L

t0~t1阶段,在t0时刻之前,S2和S3、S6和S7,导通。原边电流iL为负,流过S2和S3。副边电流流过S6和S7的反并联二极管。t1~t2阶段,在t1时刻,电流由负变正。在这两个阶段,电感电流为:

状态2: 电感左H右H

t2~t3阶段:在t2时刻,开关管S6,S7关断,S5,S8开通,此时电流为正。电感电流为:

状态3:电感左L右H

状态3:电感左L右L

下图是SPS控制下的DAB电路工作状态。

2.传输功率

结合上面各个阶段,可以得到各个阶段的电感电流等式。

在上式中,设t0=0,则各个时刻可依次表示为:t2=DThs,t3=Ths,t5=(1+D)Ths,t6=2Ths.当电路稳定后,根据电感电流的对称性,iL(t0)=-iL(t3),iL(t2)=-iL(t5)。可以得到各个时刻电流的表达式:

然后就不想写了。直接快进到合肥工业大学 郭华越前辈的《双有源桥DC-DC变换器的研究》写的非常透彻。

3.ZVS及变换器软开关范围

软开关技术主要实现原边零电压开通(ZVS)和副边的零电流关断(ZCS) 。零电压开通是在开关管开通前,利用电感电流对开关管输出电容进行充放电,使其两端电压自然下降到零(或接近零),然后在零电压条件下开通开关管。总而言之,实现软开关即是在驱动信号之前,开关管的电压已经将为0。

一些识别小妙招,当看开关管波形的时候,如果小尖峰出现在突变之后即为软开关,如果出现在突变之前,即为硬开关。比如这样的波形就是硬开关。

我们可以注意到,为了使开关管软开,必须使iL(t0)<=0且iL(t2)>=0,带入电流式子可以知道:

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