由之前帖子分析可知,單重移相對功率的調(diào)制簡單易實現(xiàn),但單變量調(diào)制控制靈活性較差,功率的傳輸伴隨著大量的回流功率和較大電流應(yīng)力,造成系統(tǒng)的傳輸效率不高;在兩側(cè)電壓變比不等時,不能實現(xiàn)寬范圍內(nèi)的軟開關(guān)。以下介紹一下雙重移相調(diào)制的方法,增加內(nèi)移相角,新增一個調(diào)制自由度,功率控制更加靈活。
雙重移相調(diào)制驅(qū)動信號占空比仍為50%,同一橋臂上下開關(guān)管的是180°互補(bǔ)導(dǎo)通的,一側(cè)全橋?qū)蔷€上開關(guān)不再同時導(dǎo)通和關(guān)斷而是具有一定的延遲導(dǎo)通角,這個延遲導(dǎo)通角所占比即為內(nèi)移相比,調(diào)制原理波形圖如圖1所示。
圖1中,S1-S8為對應(yīng)量全橋開關(guān)管驅(qū)動信號,雙重移相調(diào)制顯著特征為兩側(cè)全橋內(nèi)對角線上有開關(guān)延遲導(dǎo)通時間為D1Ths,定義D1為內(nèi)移相比;S1和S5之間延遲開關(guān)時間為D2Ths,定義D2為橋間外移相比。上述圖中內(nèi)外移相比組合條件為0<D1<D2≤1,D1+D2<1,兩側(cè)電壓規(guī)定V1≥nV2,一個周期內(nèi)電感電流過零點(diǎn)在t1'和t5'時刻。
依據(jù)圖1中的調(diào)制原理波形圖,在一個周期內(nèi)可分為10個工作狀態(tài)如圖2。
1)狀態(tài)1:t0-t1階段
狀態(tài)1如圖2(a)所示,在t0時刻之前,全橋H1側(cè)開關(guān)管S2和S3導(dǎo)通,電感電流此時負(fù)向流過電源。在t0時刻,開關(guān)管S3關(guān)斷電感電流由于不能發(fā)生突變?nèi)詾樨?fù),電流流過S2和D4,S4ZVS導(dǎo)通。全橋H2側(cè)D6和D7處于導(dǎo)通狀態(tài)。這一時間段電感兩端電壓為nV2,電流逐漸降低,直到S2關(guān)斷為止,此時電感電流可以表示為(式2.21)
2)狀態(tài)2:t1-t1'階段
狀態(tài)2如圖2(b)所示,在t1時刻,開關(guān)管S2關(guān)斷且實現(xiàn)ZVS導(dǎo)通,在全橋H1側(cè)電流仍為負(fù),D1和D4續(xù)流。全橋H2側(cè)D6和D7處于續(xù)流導(dǎo)通狀態(tài),此時電感兩端電壓為V1+nV2,電流仍在逐漸減小。此階段直到S7關(guān)斷為止,這一狀態(tài)下電感電流可以表示為 (式2.22)
3)狀態(tài)3:t1'-t2階段
狀態(tài)3如圖2(c)所示,在t1'時刻,全橋H1側(cè)S1和S4零電壓開通D1和D4不再續(xù)流,全橋H2側(cè)二極管D6和D7關(guān)斷,S6和S7導(dǎo)通,此階段電感電壓與狀態(tài)2相同為V1+nV2,電流開始正向增大。而在二次側(cè)電源存在功率回流,這一個過程中電感電流可以表示為(式2.23)
4)狀態(tài)4:t2-t3階段
狀態(tài)4如圖2.12(d)所示,在t2時刻電感電流由負(fù)變?yōu)檎T谌珮騂1側(cè),電流流過S1和S4與變壓器和電感相連,全橋H2側(cè)電流流過S6和D8。此時電感電壓為V1,電感電流仍正向增大。此階段電感電流可以表示為(式2.24)
5)狀態(tài)5:t3-t4階段
狀態(tài)5如圖2(e)所示,在t3時刻,開關(guān)管S6關(guān)斷和S5ZVS導(dǎo)通。在全橋H1側(cè),D1和D4續(xù)流全橋H2側(cè)電流續(xù)流D5和D8。此時輔助電感兩端的端電壓為V1-nV2,電感電流增加直到開關(guān)管S4關(guān)斷為止。此階段電感電流可以表示為(式2.25)
6)狀態(tài)6:t4-t5階段
狀態(tài)6如圖2(f)所示,在t4時刻,開關(guān)管S1關(guān)斷S2導(dǎo)通,此時的電流仍為正,全橋H1側(cè)電流流經(jīng)S4和D2與變壓器相連,這使得全H1的輸出電壓Vab此時段電壓為零。電源電壓V1向電容C1充電,而在全橋H2側(cè)電流仍續(xù)流D5和D8。此階段電感電流可以表示為(式2.26)
7)狀態(tài)7:t5-t5'階段
狀態(tài)7如圖2(g)所示,在t5時刻,開關(guān)管S1關(guān)斷且S2ZVS導(dǎo)通。在全橋H1側(cè),電流反向續(xù)流經(jīng)D2和D3流向輸入側(cè)電源。全橋H2側(cè),D5和S7導(dǎo)通,此時電感電壓為-負(fù)V2,電流仍在減小直到減小到零。此階段電感電流可以表示為 (式2.27)
8)狀態(tài)8:t5'-t6階段
狀態(tài)8如圖2(h)所示,在t5'時刻,電流開始由正變?yōu)樨?fù),一次側(cè)全橋H1中電流將S2和S3與變壓器原邊、電感和電源V1構(gòu)成回路。全橋H2中S5和S8與變壓器副邊和二次側(cè)負(fù)載或電源構(gòu)成回路。此階段電感電流可以表示為 (式2.28)
9)狀態(tài)9:t6-t7階段
狀態(tài)9如圖2(l)所示,在t6時刻,開關(guān)管S5關(guān)斷,S6開通此時由于S8仍然處于開通,二次側(cè)全橋電流經(jīng)過S8和D6與變壓器副邊構(gòu)成回路,電容C2向V2充電,此階段全橋H2輸出電壓Vcd為零,電感電壓為-V1此階段電感電流可以表示為 (式2.29)
10)狀態(tài)10:t7-t8階段
狀態(tài)10如圖2(m)所示,在t7時刻,二次側(cè)全橋H2開關(guān)管S8關(guān)斷S7導(dǎo)通,電流仍為負(fù)向流經(jīng)D7和D6續(xù)流經(jīng)過電源V2。一次側(cè)全橋H1電路狀態(tài)與狀態(tài)9相同,此階段電感電流可以表示為(式2.30)
由以上狀態(tài)分析中可以發(fā)現(xiàn),雙重移相中加入橋內(nèi)移相角對角線開關(guān)管延時導(dǎo)通,一個周期內(nèi)狀態(tài)1和狀態(tài)6中,閉合回路內(nèi)電流無法流入電源側(cè),Vab輸出電壓為零,此時的回流功率也就為零,因此雙重移相調(diào)制有效的消除了回流功率。
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