有源箝位软开关充电机设计与仿真研究

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1、2010年11月电子测试Nov．2o1o第11期ELECTRONICTEsTNo．11有源箝位软开关充电机的设计与仿真研究赵文强(电子科技大学自动化工程学院四JI1~都611731)摘要：传统硬开关电路影响效率和可靠性的同时，对其他设备的电磁干扰也较大，软开关则可解决上述问题。本文提出了一种基于辅助谐振换流的新型zvT—PwM变换器，即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关，主开关管实现了零电压开通，开关管电流电压应力小。利用这种软开关技术研制了一台用于为风力发电蓄电池充电的充电机，给

2、出了充电机的控制系统框图，简单介绍了充电机的工作原理。最后利用Pspice给出了运行波形和仿真结果。关键词：有源筘位；ZVT—PWM；变换器；充电机；仿真中图分类号：TM464文献标识码：ADesignandsimulationofsoftswitchingchargerwith●J一一activeclamptechniqueZhaoWenqiang(SchoolofAutomationEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChi

3、naChengDu611731)Abstract：Thetraditionalhardswitchingcircuitafectstheeficiencyandreliability，andalsohasbigelectromagneticinterferencetootherdevices，softswitchingcircuitcansolvethosequestions．AnovelZVS—PWMboostconverterwithactiveauxiliaryresonantcommutatio

4、nispresentedinthepape．Softswitchingofthemainswitchandauxiliaryswitchingcanbeachievedbyusingactiveauxiliaryresonantnetwork．Theproposedconverterhassuchadvantagesaszero——voltageturn—onforthemainswitchwithoutincreasingvoltage．Byuseofthissoftswitchingtechniqu

5、eaprototypeofchargerforthewindpowerbatteryisdeveloped，theblockdiagramofthechargercontrollerispresentedandtheprincipleofthechargerisdescribedbriefly．Keywords：activeclamp；ZVT—PWM；converter；charger；simulation0引言Cr随着石油，煤等不可再生资源的日渐减少，电一圈~ITh!_能的产量也受到严重威胁，近年各大

6、发电厂煤能源告急的消息频繁见诸报端。因此利用风能、太阳能等可再生资源进行发电成为一种趋势。由于风能的不确定性，如风力大小，风向等等，因此必须根据外界的风力条件实施对风力发电的“扇叶”进行调图1有源箝位零电压开关基本单元整，使其受力最大。为这种“扇叶”旋转的电机该变换器主要是利用箝位电容C及谐振电容提供能量的电源通常采用蓄电池提供能量进行调整。C和谐振电感Lr进行谐振，创造出主开关管G零硬开关PWM变换器以其拓扑结构简洁、控制电压导通的条件，这种拓扑不仅能实现软开关的条方式简单、工作频率恒定以及输出调节特

7、性好而得件，开关管应力小；更重要的是，它是准方波的到广泛应用。在高电压、大功率应用场合，功率器工作方式，可以实施成熟的PWM控制。因而变换件承受的电压电流应力大，开关损耗大，并且电压器不仅易于实现小型化，轻型化，而且它是恒频尖锋和电流浪涌带来的电磁干扰可能影响变换器的PWM控制方式，因此变换器的设计简单，滤波环正常工作。由于调整的次数较多，因此使用硬开节易于优化，电磁兼容性好。为了分析的方便，这关PWM变换器损耗的蓄电池能量也较为可观。为里只对双管正激变换器的一个主开关管进行分析。了节约可贵的风能，利用

8、软开关技术设计的ZVT—PWM智能充电机对此蓄电池进行维护，不但利于1．2有源箝位零电压开关双管正激变换器控制，而且在节约能源的同时可显著提高充电机效主要工作原理率和可靠性。图2给出了图l中考虑寄生参数后，DC—DC有源钳位ZVT—PWM正激变换器主电路图。图中1有源箝位零电压开关变换器的主电C，C。，D，D分别主开关管S1,S。的寄生漏源电容和路结构及原理体内二极管，L为变压器的励磁电感，I为励磁电流。T为理想变压器，漏感可忽略不计。D。