能馈式电子负载中高压输出直流模块的研究.pdf

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1、第47卷第2期电力电子技术Vo1．47，No．22013年2月PowerElectronicsFebruary2013能馈式电子负载中高压输出直流模块的研究李敬．马皓(浙江大学，电气工程学院，浙江杭州310027)摘要：为缓解高增益、高压输出直流变换器中输出整流二极管的反向恢复问题，以三相能馈式电子负载为应用背景，分别从变换器增益、变压器设计、整流二极管选择等方面，比较分析了两种具有不同输出整流结构的隔离型高增益直流升压(IZBC)一输入侧交错并联输出侧并联(IPOP)、输入侧交错并联输出侧串联(IPOS)拓扑的优缺点，结果表明IZBC．IPOS拓

2、扑中包含两个倍压环节，升压能力强，变压器变比小，所需整流二极管的容量小、数量少，而小容量二极管反向恢复损耗小，更容易实现高效率和高可靠性。最后给出两台实验样机的实验结果．验证了设计的合理性。关键词：变换器；高压输出；整流结构；二极管反向恢复’中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2013)02—0015—03StudyofDC／DCConverterWithHighOutputVoltageUsedinEnergyFeedbackElectronicLoadUJing．MAHao(ZhejiangUniversity，Ha

3、ngzhou310027，China)Abstract：Inordertorelievetherectifierdiodereverse-recoveryprobleminDC／DCconverterwithhighstep—upandhishoutput，twoisolatedZVTBoostconverterwithcoupledinductors(IZBC)topologieswi山diferentoutputrectifierstructuresareanalyzedcomparatively．Theanalysisisgivenconsi

4、deringconvertergain，~ansformerdesign，diodeselectionandSOon．TheresultsshowthatIZBC—inputparalleloutputseries(IPOS)topologycontainingtwovoltagedou-biershasstrongerboostabilitythanIZBC—inputparalleloutputparalel(IPOP)，boththetransformerratioandthediodecapacityaresmaller．Smallerca

5、pacitydiodeismoreconductivetoreducingdiodereverse-recoveryproblem．Finally，twoprototypeswith100kHzswitching~equencyarebuilttodemonstratethedesign．Keywords：conve~er；highvoltageoutput；rectifierstructure；diodereverse—recovery引言此处研究设计的直流变换器应用在三相能馈式电子负载系统中，额定输入电压48V，输出电压750V，额定输入功率3

6、kW，输入电流纹波小于3％，且具有隔离性。而Boost电路、反激电路、『·’月2b●斗J电流型全桥电路等，都不能同时满足中功率、低电流纹波、高增益、隔离型、宽调压范围等要求[1_。图1IZBC拓扑等效电路原理图文献[3]提出了一种基于耦合电感及倍压电容Fig．1EquivalentcircuitofIZBCtopology单元的IZBC拓扑。但一组IZBC拓扑并不能满足图中。，抽为两组变压器初级励磁电感；。，3kW的功率要求．且在高压输出应用场合。输出驮为两组变压器的初级漏感；V。，V：为一对主开关整流二极管存在严重反向恢复问题。在此针对上管，驱动

7、时序相差180。；VV以为一对辅助开关述问题，分析、研制了基于IZBC拓扑的两种拓扑管，驱动时序和对应的主开关管时序互补；Gv，Cv2结构：IZBC—IPOP和IZBC．IPOS。为主开关管漏源极两端的并联电容，包括开关管2IZBC拓扑工作原理的寄生电容和外接电容；cc，为两个谐振电容；图1为IZBC拓扑等效电路原理图。为位于输出侧的倍压电容；VD，VD。为一组输出整流二极管。IZBC拓扑工作波形示意图见图2。定稿日期：2012—07—06IZBC拓扑增益比为：作者简介：李敬(t987一)，男，河北石家庄人，硕士研究=Uo／Um=2N／(1一D)(

8、1)生．研究方向为中功率、高压输出、高增益直流变换器。式中：Ⅳ为变压器变比；D为占空比。15第47卷第2期电力电子技术Vo