数字控制双向全桥DC-DC变换器分析设计-范新权

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1、第卷第期电力电子技术年月数字控制双向全桥变换器分析设计范新权福建省瑞盛电力科技有限公司，福建福州補要：数字控制双向变换器采用有源箝位抑制开关管的电压尖峰，实现了电压型全桥开关管的零电压零电流开关，减小了电流型全桥开关管的开通损耗。分析了双向全桥变换器的工作原理给出，一台的实验样机了数字控制系统设计调试出。实验结果表明该双向全桥变换器效率高，控制方案有效可行。与传统的模拟控制相比数字控制调试方便，单片机外围控制电路简单，具有良好的应用价值。关键词变换器有源箝位数字控制：；；中田分类号文碱标识码文章编号：：：；；驱动不加驱动此时引言左逆向流动时，

2、，变为电压双向变换器能减轻系统的体积、重量，降低成本，具有较細■體。该■鯓。口变换器象限运行输人’、输出电压极性，叫不变，输入、输出电流方向可改变。随着科；发展，数字控制因其可实现复杂的控制方案，外围°电路简单【逐渐成，设计灵活方便系统更加可靠，为中大功率开关电源的发展趋势。在此调试出台为结电容。为狐电容，。为箝位电合样机，肺職■醒）可■流后，便可作为电力操作电源、蓄电池充放电仪等设备自全桥侧用于电力实验操作和电动汽车充放电等场合。工作原理分析：双向全桥变换器拓扑如图所示丨么。当（能量从左向右正向流动时，只需驱动开关管：：开关管不加驱动其反并

3、联二极管作为‘制—，，整流二极管此时为滤波电感当能量从右向图双向全桥变换器拓扑，；全桥工作原理定稿日期作者简介：范新权男，江西南康人，工程师研究方桥式变换器有单极性、双极性和移相种控向为电力信息系统通信、电力电子技术、智能电力系统集成等。制方式，其中移相控制易实现零电压开通（。第卷第期电力电子技术年月变换器正向工作时采用移相控制方式，如图所示其中，为次级整流电压。碳：；初级电流检电压检测！丨‘一：图数字控制双向全桥系统框图！！—！！确定输出占比移相角更新剛占空移相寄存器丨里图有源箝位全桥工作波形丨进行十算丨断返丨】丨断程序流程图只要合理控制有

4、源箝位开关管的通断，既能，箝位整流二极管电压尖峰，又能实现超前臂幵关管丄数字算法实现及滞后臂幵关管零电流关断。调节器是一种简单实用的校正装置移相全桥能大大减小初级环流损耗和次级占空比，常规制器的传递函数“尺尺丢失实现全范围的。⑴。。控如下全桥工作原理在时域里表达：变换器逆向工作时，采用双极性控制方式，如“⑴⑴反⑴图所示与移相控制相比双极性控制可实现开。—关管的软幵关，且控觀加简单。当个开关管同时导通时，电感储能；当斜对角开关管导通时，向工全桥侧传递能量。只要合理控制、的通断，、就能实现的广、零电压或低电压开通。、白士±同时，开关管电压尖峰被有

5、效抑制无需额外的吸■山一向工作时’由于启段电容收电路故效率无电压，控制电路占空比将保持最大值导致，“能量无法释放并很快饱和一。此处设计了种改进‘節：型的全数字化软启动方案如图所示。为输，：：：‘—！出电压仏时的基准时，当。，结束！软启动为。时基准此电压为占空比：；，时达到的最大输出电压。———乂‘进入软启动延时。丨—蜂图有源難。。全桥工作波形：：生成丨系统设计图全桥软启动流程图图为数字控制双向全桥系统框图。控制系统采用控制程序放在中。、、断里，中断流程如图所示。每个周期触发一次采样中断时先读取采设计搭建了一台基于数字控制的双样值，进行计算后得

6、到新的占空比或移相值，向全桥变换器实验样机，样机参数更新占空比寄存器或移相寄存器通过发最大输出功率开关频率，，生器产生信号，从而稳定输出电压。通过对选用，选用，电压、电流的检测，电路具有过压、过流保护功能。全桥驱动芯片选用，全桥驱动数字控制双向全桥变换器分析设计芯片选用变压器初次级变比为。通（开通；图为全桥和，，为，。图为实验波形。全桥效率曲线，全桥的峰值效率为————：全桥的峰值效率为！，。：二丨—“⋯？‘？功率变换器具有广阔的应用前景。设计■“的基于数字控制双向全桥变换器工作在格全耐开关管实现了，工作在—购—妥全桥时开关管实现低电压开通，

7、箝位开关管实现丨辦°。通过有源箱位方式无损吸收了电压尖峰，因—此变换器具有较高的效率全数字化控制与传统。的模拟控制相比，既大大减少了硬件电路，又方便格）格）、驱动电压、漏源电压、图展开波形调试。实验结果验证了方案的可行性。驱动电压及变压器次级电流！；考文献⋯参—————张方华朱成花，严仰光双向变换器的控制‘卜口模型中国电机工程学报格）沾加驱动电压及箝位八童亦斌，吴岭，金新民，等双向变换器的拓电容电流效率曲线扑研究中国电机工程学报，图实验波形：：正向全桥工作波形如图所不，由图可见，头现开通，头现了关断；无尖峰。逆向全桥工作波形如，，所不，由图可

8、见，乂漏源电压知《无尖峰，为低电压开，⑷：上接第页）采用基于延迟法的双电流独立内刘永生电网电压不平衡时整流器控制策略研究成都西南交通大学环控制的相波形正弦度较好，谐