DC-DC分析.docx

DC-DC部分分析 一、DC-DC原理 图  SEQ 图 \* ARABIC 1 DC-DC变换原理图 如图1 所示，DC-DC变换有为三个部分组成：三电平单桥逆变，高频变压器，二极管整流。在三电平单桥逆变中采用零电压开关，减小开关损耗，提高变换器效率。 高压直流电经过三电平单桥逆变调制成高频高频方波信号，经过高频变压器降压后再整流成低压直流电。 为实现零电压开关，在直流侧电压中点与高频变压器原边之间串接一个高频电抗器，其与IGBT自身的结电容谐振。在两个箝位二极管上并联了一个电容（飞跃电容），用来将两对开关管开关过程连接起来。 通过采集变换器直流侧输入电压和输出电压，经过PI调节生成脉冲，控制IGBT的开断以得到需要的目标直流电压。采用移向控制，开关管T7和T10，T8和T9分别成180度互补导通，T7、T10分别超前T8、T9一个相位，称为移相角。移相角的大小决定了加载到高频变压器的方波的占空比，因此也就决定了输出电压的大小。移相角越大，输出电压越小。 二、DC-DC分析 本部分的控制相对简单，但是要很好的实现零电压开关，还需要进一步分析。 2.1 飞跃电容对零电压开关的影响 在这里仅以IGBT1和IGBT4上的电压为例进行说明。图中IGBT1上电压和IGBT4上电压1.00代表1000伏。仿真中采用的飞跃电容容值为10uF。 图  SEQ 图 \* ARABIC 2 无飞跃电容时IGBT上的电压情况 图  SEQ 图 \* ARABIC 3 有飞跃电容时IGBT上的电压情况 从图2和图3中可以看出，有飞跃电容存在时，IGBT处于关断时其上的电压平稳波动小。无飞跃电容时，IGBT上的电压有波动。 飞跃电容的作用就是在开关管开关交替瞬间，减小IGBT上的电压波动。飞跃电容的容值大小影响电压波动的强弱。 2.2 吸收电容对零电压开关的影响 在这里采用的吸收电容为1uF/1700V，并联在开关管T7和T8，T9和T10上，用以吸收IGBT在开断时产生的高频谐波。 图  SEQ 图 \* ARABIC 4 有飞跃电容和吸收电容时IGBT上的电压情况 图4与图3比较可知，在并联上吸收电容之后，IBGT上的电压明显降低，有利于IBGT的开断和减小损耗，但是可以看出零电压开关没有实现。 由于并联上了电容，原有的谐振条件已经??化，没有按预期的实现零电压开关。 图  SEQ 图 \* ARABIC 5 增大高频电抗器后IGBT上的电压情况 从图5可以看出，增大高频电抗器的感抗值后，能够实现零电压开关。 2.3 总结 由2.1和2.2 可知，有飞跃电容存在时，IGBT上的电压波动平稳。有吸收电容存在时，可以降低IGBT上电压的幅值。 由分析可知，飞跃电容和吸收电容同时使用可以降低IGBT上的电压幅值，减小波动。但添加吸收电容后，需要增大高频电抗器的值才能实现零电压开关。因此在本次实验中有两种方案： 1 不使用吸收电容，IGBT产生的高频谐波不使用吸收电容吸收。 2 增大高频电抗器的感抗值。 计划采用第一种方案，因为不需要再订做器件，而且IGBT产生的高频谐波在这里存在一个高频电抗器，应该有一定的滤除杂波的作用。 由于实际器件中没有10uF/1700V的飞跃电容，而且要安装在快恢复二极管上，由于孔距不对，现有的爱普科斯盒状电容用不上，计划买几个CDE的管脚式的电容。因此在这里计划使用3uF/1200V的吸收电容代替，波形如图6所示。虽然没有实现零电压开关，但是在开断时电压已经很低了，实际使用时也可以多并联几个。 图  SEQ 图 \* ARABIC 6 最终采用电容值的波形图