用于新能源发电系统ZVS多端口DC/DC变流器

时间:2012-11-17来源:网络

3 变流器ZVS条件
三端口变流器的换流机制与二端口变流器相似,即将关断的开关器件,会将电流转移到相应谐振电容中,利用电容电压不能突变的特点,实现零电压关断。利用谐振电容的充放电,使得开关管反并联二极管开通后,再开通开关管,实现零电压开通。然而,对于三端口变流器,由于有两个输入级相互影响,软开关条件相对更复杂。
从图2可推出升压模式下的软开关条件。在升压模式下,开关管零电压开关(ZVS)的实现与开关管关断前时刻的初次级电流的状态有关,简单解释为即将关断的开关管流过正向电流,不同时刻的电流要求为:
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其中函数f1~f6分别表示开关管VS1(VS1’),VS5(VS5’),VS3,VS2(VS2’),VS6(VS6’),VS4的软开关条件。由式(1)~(8)可以推出VS3,VS4可完全实现软开关,而VS1(VS1’),VS2(VS2’)和VS5(VS5’),VS6(VS6’)的软开关条件受到φ13,φ53范围的限制,意味着有源桥双向DC/DC变流器一个输入级电路的软开关条件受到另一个输入级中控制变量的影响。则要根据两个输入级电路控制变量间的相互影响,合理选取φ13,φ53的值。

4 仿真结果
变流器电路的仿真参数为:Uin1=Uin2=12 V,L1=L2=25μH,Lr13=Lr53=Lr15=0.5μH,fs=20 kHz,C1=C2=4.4 mF,C3=C4=330μF,Co= 660μF,φ13=0.16π,φ53=0.1π,D=0.5。升压模式下仿真波形如图3所示。可见,当开关器件的反并联二极管导通时,给开关器件施加驱动信号,开关器件可实现ZVS。

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5 实验结果
搭建的2 kW三端口变流器实验平台基本电路中Uin1=Uin2=4.5 V,其他参数均与仿真参数相同。实验结果如图4所示。

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6 结论
提出一种用于新能源发电系统的三端口双向DC/DC变流器。传递功率与方波电压间的移相角有关。该变流器具有双向功率流动,软开关,输入电流纹波低,低压侧开关应力低等优点。软开关是该变流器主要优点,但软开关不能在任意条件下实现,这里对6个软开关条件进行了简要总结和分析。最后通过仿真与实验验证了理论分析。

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关键词: DC 变流器 ZVS 系统 新能源 发电 用于

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