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1、第23卷第3期电工电能新技术Vol.23,No.32004年7月AdvancedTechnologyofElectricalEngineeringandEnergyJuly2004双正激DCPDC变换器的一种新型拓扑研究张加胜,张磊(华东石油大学电气工程系,山东东营257061)摘要:介绍一种新型的双端正激式DCPDC变换器电路拓扑,分析其所构成的开关电源主电路及控制、自启动等回路的结构原理,针对其适用于直流高电压输入和高变压器变比场合所必须解决的励磁磁势维持及续流等特殊问题,提出了一种独特的磁通维持续流控制方法。仿真及实验的结果证实了本方案的正确性与
2、可行性。关键词:DCPDC变换;拓扑;自启动;PWM中图分类号:TM46文献标识码:A文章编号:100323076(2004)0320068204的双端正激式拓扑结构相比较,其特点是可以有效1引言地避免上下两桥臂在高频PWM开关过程中易于出目前在各种电气设备中应用的各式各样的开关现的直通短路问题,使开关电源的可靠性大为提高,电源,大多数都采用间接式DCPDC变换电路。它具而且其输入电压可以很高,输出直流电源容量大、组有隔离性能好,便于提供多路输出直流电源等优点。数多,尤其适用于中大功率电力电子系统。目前在间接式DCPDC变换电路通常又分为单端电路和双国
3、内外尚无有关同类拓扑的文献报道。[1]端电路。一般小容量的开关电源多采用单端正激鉴于所有半桥拓扑结构的双端正激DCPDC变式或单端反激式DCPDC变换电路,其高频变压器铁换器,在直流输入电压高、高频变压器变比大的情况芯中的磁通是单方向脉动的。单端间接式直流变换下,都存在磁通维持续流阶段的不理想方面,本文提电路所存在的主要缺点是高频变压器铁芯中的磁通出了一种独特的磁通维持续流控制方法。同时,为只工作在磁化曲线的第1象限,一方面使铁芯不能了解决开关电源的自启动问题,还给出了一种自举得到充分利用,另一方面总需要解决磁通复位的问电路控制方案。[2]题。相比之下
4、,双端间接式DCPDC变换电路比较2新型拓扑结构及工作原理适用于中大容量的开关电源,其高频变压器铁芯的工作磁通在磁化曲线的第1、3象限之间对称地交主电路采用了如图1所示的拓扑结构。图中变变,铁芯的利用率较高,也不必担心磁通的复位问压器原边采用半桥式双正激电路,主电路可直接利题。而且对应于正负半周都可以向输出传递能量,用高压直流环节供电。两原边绕组L1、L2上下对加之高频变压器铁芯的磁通变化线性范围宽,有利称,极性相反,共用同一铁芯。这种结构可以有效地于减小变压器的绕组匝数和铁芯体积,提高开关电避免在高频PWM开关作用下,由于MOS管关断不源的功率密度和
5、工作效率。因此研究开发完善、可及时所可能出现的上下桥臂直通现象。靠的双正激DCPDC变换拓扑方案一直为国内外有图中右上回路代表着一系列带有中间抽头的副关研究和工程技术人员所关注。边绕组及高频整流滤波环节。它对副绕组两端产生基于上述考虑,我们在科研实践中,提出了一种的正2零2负三电平交变高频脉冲电压,通过两只快新型双端正激式DCPDC变换器的半桥拓扑方案,特恢复二极管实现全波整流,然后进行L2C滤波或直别适合于整流器、逆变器等具有高压直流环节的电接电容滤波后稳压输出。另外,为了稳定输出电压力电子系统,利用其现成的高压直流环节,为系统的和提高抗干扰能力,电
6、路中还选择了其中一组副边控制、驱动和检测保护提供多路直流电源。与以往为SG3525芯片的PWM控制提供反馈电压。收稿日期:2004203201作者简介:张加胜(19572),男,山东籍,教授,博士,主要研究方向为电力电子与电气传动。第3期张加胜,等:双正激DCPDC变换器的一种新型拓扑研究69的励磁磁势是依照规律线性增加(从负到正)维持恒定(在励磁续流回路中)线性减小(从正到负)而变化的,使得主磁通在第1、3象限内对称交变,满足双端正激式控制的要求。按照本拓扑结构的上述工作原理,为了实现输出直流电压的可控调节,应该做到两个方面,其一是主电路中开关管M1
7、、M2的PWM占空比都能在0～50%范围内连续变化;其二,在每个开关周期当中,除两只开关管按一定的PWM占空比轮流导通的时间之外,还有一段时间二者均不导通,此期间需要保持励磁电流不变,使得输出感应电压为零。此外,为图1主电路拓扑结构示意图Fig.1Maincircuittopology了使高频变压器铁芯的主磁通在第1、3象限内的对以下将每个开关周期分为三个阶段来分析整个称交变有更宽的变化范围,从而有利于减少绕组匝主电路部分的工作原理。首先要假设变压器原边电数,充分利用铁芯和减小变压器体积,应设法使励磁流的正方向是流入绕组同名端的。主电路中开关管磁势在两
8、开关管均不导通期间维持在正向或负向最M1、M2占空比变化范围是0～50%,且轮流导通。大值不变
