CN112737345B - 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法 - Google Patents

一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112737345B
CN112737345B CN202011602451.4A CN202011602451A CN112737345B CN 112737345 B CN112737345 B CN 112737345B CN 202011602451 A CN202011602451 A CN 202011602451A CN 112737345 B CN112737345 B CN 112737345B
Authority
CN
China
Prior art keywords
switching tube
coupling inductor
tube
switching
turn
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202011602451.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112737345A (zh
Inventor
石勇
黄潮金
徐卓异
户毅仁
张驰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN202011602451.4A priority Critical patent/CN112737345B/zh
Publication of CN112737345A publication Critical patent/CN112737345A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112737345B publication Critical patent/CN112737345B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，包括高频变压器T、逆变电路和整流电路，整流电路与高频变压器T的副边绕组连接，逆变电路包括开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4，开关管Q1的发射极和开关管Q2的集电极均与耦合电感L1的同名端连接，耦合电感L1的异名端和高频变压器T的原边绕组Np同名端连接；整流电路中设置有耦合电感L2和耦合电感L3，耦合电感L2和耦合电感L3均与耦合电感L1耦合。解决传统零电压移相全桥直流变换器滞后桥臂在轻载情况下难以实现零电压开关问题，使移相全桥在从重载到轻载内都可以实现零电压开关，减少开关管上的电压、电流应力，从而扩宽移相全桥变换器的应用范围。

Description

一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法
技术领域
本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法。
背景技术
开关变换器利用现代电力电子开关技术，控制开关管的通断时间，维持稳定输出电压的一种电源变换器。开关电源一般由脉冲宽度调制(PWM)控制，随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源日趋完善。开关电源的性能直接受开关管的开通关断控制影响，尽管在同一开关变换器下，但是应用不同的控制方式，电源工作的输出性能完全不相同，甚至会损坏电源。传统零电压开关变换器如图1所示，其控制为移相控制如图2所示。但是零电压开关变化器不能很好的使用在轻载情况下，因为应用在负载较轻的情况下，即负载率小于30％，传统的零电压移相全桥直流变换器在轻载的情况下，原边电流较小，不足以使电容C3或电容C4的电压下降到0伏，不容易实现滞后桥臂软开关。
发明内容
本发明结合宽负载范围零电压开关移相全桥变换器提出新型控制方法，以更好地实现零电压开关，移相全桥变换器的转换效率。
为达到上述目的，本发明所述一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，包括以下步骤：
S1、采样宽负载范围零电压开关移相全桥变换器原边电流i；
S2、计算辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2；
S3、根据步骤2中的θ控制辅助开关管Q5和辅助开关管Q6的开通时刻；
所述宽负载范围零电压开关移相全桥变换器，包括高频变压器T、逆变电路和整流电路，所述整流电路与高频变压器T的副边绕组连接，所述逆变电路包括超前桥臂和滞后桥臂，超前桥臂由开关管Q1和开关管Q2组成，所述滞后桥臂由开关管Q3和开关管Q4组成，所述开关管Q1的发射极和开关管Q2的集电极均与耦合电感L1的同名端连接，耦合电感L1的异名端和高频变压器T的原边绕组Np同名端连接，高频变压器T的原边绕组Np异名端、开关管Q3的发射极和开关管Q4的集电极三者连接；所述高频变压器T的副边绕组由绕组Ns1和绕组Ns2串联组成，所述绕组Ns1的同名端和整流二极管D5的阳极连接，整流二极管D5的阴极和整流二极管D6的阴极、耦合电感L2的同名端以及耦合电感L3的异名端连接，所述耦合电感L3的同名端和耦合电感L2的异名端、绕组Ns1的异名端以及绕组Ns2的同名端连接，整流二极管D6的阳极和绕组Ns2的异名端连接；所述耦合电感L2和耦合电感L3均与耦合电感L1耦合；所述整流二极管D5的阴极和耦合电感L2的同名端之间连接有辅助开关管Q5，所述绕组Ns1的异名端、绕组Ns2的同名端和耦合电感L3的同名端之间连接有辅助开关管Q6。
进一步的，S1中，通过电流传感器采样原边电流。
进一步的，S2中，通过DSP数字芯片计算辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2。
进一步的，S2中，辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2的计算公式为：
Figure GDA0003617276080000021
θ＝θ1，θ2。
进一步的，当开关管Q3开通时，所述辅助开关管Q5关断；当开关管Q4开通时，所述辅助开关管Q6关断。
进一步的，整流二极管D5和整流二极管D6采用快恢复二极管。
与现有技术相比，本发明至少具有以下有益的技术效果：
1、引入原边电流检测进行控制，辅助开关管Q5、Q6能够根据与电流的大小的关系自动的开通，即辅助开关管Q5、Q6的占空比随着电流的变化而变化。原边电流检测使辅助开关管Q5、Q6能够在全负载工况内自适应的开通，提高变化器的效率和稳定性。
2、辅助开关管Q5、Q6的控制与原边电流检测相结合能够对电路实现更好的控制，即使电路在重载情况下工作也不会出现占空比丢失，同时在轻载工作状况下也能实现滞后桥臂的软开关。
3、该控制方法能够更好的实现软开关，辅助开关管的开通时间在原边电流续流期间，因此在此时开通辅助开关管有利于提高原边续流电流，更有利于对滞后桥臂的寄生电容进行充放电，即容易实现软开关。
4、本发明使移相全桥在从重载到轻载内都可以实现零电压开关，减少开关管上的电压、电流应力，从而扩宽移相全桥变换器的应用范围。该零电压移相全桥变换由于引入辅助电路，容易在轻载情况下实现软开关，耦合电感L2或耦合电感L3通过耦合作用将存储在自身的能量转化到原边的耦合电感L1上，增强续流期间的原边电流，从而有保证足够的能量与开关管Q1至开关管Q4上的寄生电容发生谐振，能够让开关管Q3或开关管Q4上的寄存电容C3或寄存电容C4的电压降为0，实现零电压开通。
5、辅助开光管Q5和Q6的开通时刻不在主开关管Q1和Q2关断时刻开通，经过仿真验证辅助开关管的开通时刻一般比主开关管Q1、Q2关断时刻相位超前20°，辅助开关管提前开通让原边电流增加到原边电流的30％，使原边电流在续流期间能够对滞后桥臂寄生电容C3、C4进行充放电，轻载情况下实现滞后桥臂零电压开关。
附图说明
图1是传统零电压开关移相全桥变换器拓扑图；
图2是传统移相控制图；
图3是电流增强型零电压开关移相全桥变换器拓扑图；
图4是开关管控制方法控制图；
图5是软开关详细过程图；
图6是t0时刻前的工作状态图；
图7是t0-t1的工作状态图；
图8是t1-t2的工作状态图；
图9是t2-t3的工作状态图；
图10是t3-t4的工作状态图；
图11是t4-t5的工作状态图。
图12是两桥臂间电压和原边电流波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
参照图3，一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，总体分为两大部分：全桥逆变电路、高频变压器T和全波整流电路，电路器件包括：
1)高频变压器T、开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3、开关管Q4和与副边耦合的耦合电感L1；
2)位于全波整流电路的整流二极管D5和整流二极管D6，辅助开关管Q5和辅助开关管Q6，输出滤波电感Lo，输出滤波电容Co和与原边耦合的耦合电感L2以及与原边耦合的耦合电感L3。
全桥变换器的逆变电路由两个桥臂组成，其中开关管Q1和开关管Q2组成的桥臂定义为超前桥臂，开关管Q3和开关管Q4组成的桥臂定义为滞后桥臂，超前桥臂和滞后桥臂并联连接在电源上。高频变压器原边绕组Np与耦合电感L1串联，具体的，高频变压器原边绕组Np同名端与耦合电感L1异名端连接，高频变压器原边绕组Np异名端与滞后桥臂的开关管Q3的发射极以及开关管Q4的集电极连接，耦合电感L1的同名端与超前桥臂的开关管Q1的发射极以及开关管Q2的集电极。
二极管D1为开关管Q1的体二极管，二极管D2为开关管Q2的体二极管，二极管D3为开关管Q3的体二极管，二极管D4为开关管Q4的体二极管。电容C1为开关管Q1的寄生电容，电容C2为开关管Q2的寄生电容，电容C3为开关管Q3的寄生电容，电容C4为开关管Q4的寄生电容；体二极管与体内寄生电容均并联于其开关管的DS端：体二极管的阳极与开关管的源极(S极)相连，阴极与开关管的漏极(D极)相连。具有电流增强型辅助电路的移相全桥变换器利用体二极管和寄生电容，同时配合相应的开关控制可以实现软开关。整流电路中高频变压器副边绕组由绕组Ns1和绕组Ns2采用异名端串联组成，连接处记为节点N，绕组Ns1和绕组Ns2的匝数比为1:1，绕组Ns1的同名端与整流二极管D5的阳极连接；同样，绕组Ns2的另一端与整流二极管D6的阳极连接。
整流二极管D5的阴极与整流二极管D6的阴极相连，整流二极管D5阴极与辅助开关管Q5的D极相连，辅助开关管Q5的S极与耦合电感L2的同名端相连，耦合电感L2的异名端与高频变压器副边绕组中点(节点N)相连。整流二极管D6的阴极与耦合电感L3的异名端相连，耦合电感L3的同名端与辅助开关管Q6的S极相连，辅助开关管Q6的D极与高频变压器副边绕组中点(节点N)相连，完成电流增强型辅助电路的构成。
整流二极管D5、整流二极管D6、辅助开关管Q5和辅助开关管Q6组成电流增强型辅助电路。
副边全波整流电路的耦合电感L2和耦合电感L3分别与原边的耦合电感L1进行有铁芯耦合，由于带有铁芯且相互耦合的原因，耦合电感L1、耦合电感L2和耦合电感L3体积大大减少。
整流二极管D5的阴极与输出滤波电感Lo第一端连接，输出滤波电感Lo第二端与输出滤波电容Co第一端相连，输出滤波电感Lo和输出滤波电容Co组成LC滤波电路，输出滤波电容Co第二端与高频变压器副边绕组中点相连。同时由于副边的耦合电感L2和耦合电感L3的存在，输出滤波电感Lo的体积也大大减少。
输出滤波电感Lo与输出滤波电容Co构成的LC滤波电路对外作为该变换器的输出端口，即输出滤波电容Co两端用于连接负载。
其中，全桥变换器开关管Q1、开关管Q2、开关管Q3和开关管Q4均为金属氧化物半导体场效应晶体管，辅助开关管Q5和辅助开关管Q6采用低导通损耗的开关管，如导通电阻为0.1～0.2欧的开关管。高频变压器T选用铁氧体磁芯变压器。耦合电感L1、耦合电感L2和耦合电感L3采用铁氧体磁芯，电感量较为10微亨的电感。整流二极管D5和整流二极管D6采用快恢复二极管。
从电路拓扑的功能来看，本电路拓扑实现滞后桥臂的零电压开关，需要解决滞后桥臂寄生电容在冲充放电过程中，存在寄生电感中的磁场能量不足以使滞后桥臂寄生电容电压复位至零。因此，在控制辅助开关管开通和关断时，需要选择适当的时机。结合图5进行说明，在t0-t9期间，原边电流处于续流阶段，在此时开通辅助开关管Q5，由于电感L1和电感L2耦合的原因，会使流过电感L1的电流增大，增加续流电流。、
进一步的，由于该移相全桥变换器采用多电感耦合，所以耦合电感的体积大大减少，同时在副边引入耦合电感，输出滤波电感的电感值比传统零电压移相全桥的输出滤波电感值要小，因此输出滤波电感的体积可以减少。从整体来看，提高移相全桥变化器的功率密度。
电流增强型零电压开关变换器的主功率管控制方法为移相控制，由于电路拓扑上存在辅助开关管，因此开关的控制变得复杂。由于存在辅助开关Q5和辅助开关Q6，因此开关管的控制将变得复杂。
本发明提出的控制方法，如图3所示。电流增强型零电压开关移相全桥变换器在此控制方法工作，能够在负载宽范围下实现零电压开关。以下将详细分析控制过程。
本控制原理结合原边电流检测可以实现最优化自适应移相控制，包括以下步骤：
S1、通过电流传感器采样宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的原边电流，上传至DSP数字芯片；
S2、在DSP数字芯片内部设置电流和相角的关系，此处的相角为辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2。原边电流与相角关系根据仿真和计算得：
Figure GDA0003617276080000071
其中θ为相角，θ＝θ1，θ2，i为原边电流；
S3、根据步骤2中的θ控制辅助开关管Q5、Q6的开通时刻，实现对辅助开关管的自动控制，使辅助开关根据负载大小自适应的开通和关断，当开关管Q3开通时，所述辅助开关管Q5关断；当开关管Q4开通时，所述辅助开关管Q6关断。
图4是开关管控制方法控制图。传统电路的基础上做出改进后成新型电路，这种电路相比于传统电路来说可以应用的范围更广。同时为了配合控制改进后的电路，在传统控制的基础上加入对辅助开关管的控制。辅助开关管的控制需要和移相全桥的控制相互配合，因此，经过研究和分析后得出如图4所示的控制方法。
图5是开关管的开关过程图，辅助开关过程分为9个阶段，分析如下：
t0时刻前的工作状态图如图6所示。
参照图7，第一阶段t0-t1：开关管的状态为：主开关管Q2、Q3开通，主开关管Q1关断，经过Q1和Q2死区后，开关Q1、Q3开通，辅助开关管Q6开通，同时主开关管Q4关断，开关管Q4承受反向电压UQ4ce,流过开关管Q4的电流为零。耦合电感L3与辅助开关管Q6串联，因此耦合电感流过电流并且存储能量。
参照图8，第二阶段t1-t2：在此阶段开关状态为：开光管Q1开通，主开关管Q2、Q3、Q4和辅助开关管Q5关断，辅助开关管Q6开通。在t1时刻开关管Q3关断，续流电流从经过开关管Q3转换成经过寄生电容C4，由于是续流过程，体二极管C4处于放电状态，主开关管Q4两端的电压(体二极管)逐渐下降至零。电流iQ4ce在换路瞬间快速上升至最大值后同时也逐渐下降。
参照图9，第三阶段t2-t3：在此过程的开关管状态为：开光管Q1开通，主开关管Q2、Q3、Q4和辅助开关管Q5关断，辅助开关管Q6。开通在t2时刻前电流处于下降阶段，t3时刻为Q4电压下降到零的时刻，在阶段电感L3存储的能量经过耦合传送回续流回路，增大续流电流直到t3时刻。
参照图10，第四阶段t3-t4：在此过程的开关管状态为：开光管Q1处于开通状态，主开关管Q2、Q3、Q4和辅助开关管Q5处于关断状态，辅助开关管Q6处于开通状态。t3为电流值第二高点的时刻，此时电流仍然通过体二极管D4续流，在t4时刻主开关管Q4开通，iQ4ce电流增加。
参照图11，第五阶段t4-t5:在此过程的开关管状态为：开光管Q1处于开通状态，主开关管Q2、Q3和辅助开关管Q6处于关断状态，主开关管Q4处于开通状态。电流iQ4ce电流正向增加至iQ4ce(t5)。由于副边滤波电感反射到原边，变压器原边等效为电流源，所以电流iQ4ce保持不变，电流值为iQ4ce(t5)。
第六阶段t5-t6：在此过程的开关管状态为：开光管Q1和Q4处于开通状态，主开关管Q2、Q3和辅助开关管Q6处于关断状态，辅助开关管Q5处于开通状态。在t5时刻，辅助开关管Q5开通电感L2流过电流，由于存在耦合关系流过电感L1电流增加，导致原边电流增加，因此电流iQ4ce电流增加，增加到最大值为iQ4ce(t6)。
第七阶段t6-t7：在此过程的开关管状态为：主开关管Q1和Q3处于关断状态，主开关管处于Q4开通状态，Q2经历死区后开通，辅助开关管Q5处于开通状态，辅助开关管Q6处于关断状态。在此阶段中，由于电感L1和电感L2存在耦合关系，电感L2通过耦合关系反射到变压器原边回路，因此电感L1可等效为电流源，电流值为iQ4ce(t6)。
第八阶段t7-t8:在此过程的开关管状态为：主开关管Q1、Q3、Q4处于开通状态，Q2处于开通状态，辅助开关管Q5处于开通状态，辅助开关管处于Q6关断状态。在此阶段中由于Q4关断，原边电流向寄生电容C4充电，在t8时刻，电容C4电压值为直流母线电压UQ4ce(t8)。同时，在Q4关断时刻，原边电流呈下降趋势，在t8时刻，下降到零。
第九阶段t8-t9：在此过程的开关管状态为：开关管Q1和Q4处于关断状态，开关管Q2处于开通状态，开关管Q3经历死区后开通，辅助开关管处于Q6关断状态。在此阶段，电流iQ4ce为零，电压UQ4ce为UQ4ce(t8)。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，其特征在于，包括以下步
骤：S1、采样宽负载范围零电压开关移相全桥变换器原边电流i；
S2、计算辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q6的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2；
S3、根据步骤2中的θ控制辅助开关管Q5和辅助开关管Q6的开通时刻；
所述宽负载范围零电压开关移相全桥变换器，包括高频变压器T、逆变电路和整流电路，所述整流电路与高频变压器T的副边绕组连接，所述逆变电路包括超前桥臂和滞后桥臂，超前桥臂由开关管Q1和开关管Q2组成，所述滞后桥臂由开关管Q3和开关管Q4组成，所述开关管Q1的发射极和开关管Q2的集电极均与耦合电感L1的同名端连接，耦合电感L1的异名端和高频变压器T的原边绕组Np同名端连接，高频变压器T的原边绕组Np异名端、开关管Q3的发射极和开关管Q4的集电极三者连接；所述高频变压器T的副边绕组由绕组Ns1和绕组Ns2串联组成，所述绕组Ns1的同名端和整流二极管D5的阳极连接，整流二极管D5的阴极和整流二极管D6的阴极、耦合电感L2的同名端以及耦合电感L3的异名端连接，所述耦合电感L3的同名端和耦合电感L2的异名端、绕组Ns1的异名端以及绕组Ns2的同名端连接，整流二极管D6的阳极和绕组Ns2的异名端连接；所述耦合电感L2和耦合电感L3均与耦合电感L1耦合；
所述整流二极管D5的阴极和耦合电感L2的同名端之间连接有辅助开关管Q5，所述绕组Ns1的异名端、绕组Ns2的同名端和耦合电感L3的同名端之间连接有辅助开关管Q6。
2.根据权利要求1所述的一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，其特征在于，所述S1中，通过电流传感器采样原边电流。
3.根据权利要求1所述的一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，其特征在于，所述S2中，通过DSP数字芯片计算辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q6的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2。
4.根据权利要求1所述的一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，其特征在于，所述S2中，辅助开关管Q5的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ1，以及辅助开关管Q6的开通时刻与主开关管Q1的关断时刻之间的相角θ2的计算公式为：
Figure FDA0003617276070000021
θ＝θ1，θ2。
5.根据权利要求1所述的一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，其特征在于，当开关管Q3开通时，所述辅助开关管Q5关断；当开关管Q4开通时，所述辅助开关管Q6关断。
6.根据权利要求1所述的一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法，其特征在于，所述整流二极管D5和整流二极管D6采用快恢复二极管。
CN202011602451.4A 2020-12-29 2020-12-29 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法 Active CN112737345B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011602451.4A CN112737345B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011602451.4A CN112737345B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112737345A CN112737345A (zh) 2021-04-30
CN112737345B true CN112737345B (zh) 2022-06-14

Family

ID=75610541

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011602451.4A Active CN112737345B (zh) 2020-12-29 2020-12-29 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112737345B (zh)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355307A (zh) * 2008-05-20 2009-01-28 江苏大学 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器
CN101771350A (zh) * 2010-02-04 2010-07-07 南京航空航天大学 一种基于t型辅助网络零电压开关全桥直流变换器
CN104779805A (zh) * 2015-04-16 2015-07-15 陕西科技大学 一种宽负载范围的移相全桥zvs变换器

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6992902B2 (en) * 2003-08-21 2006-01-31 Delta Electronics, Inc. Full bridge converter with ZVS via AC feedback

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101355307A (zh) * 2008-05-20 2009-01-28 江苏大学 一种零电压零电流全桥dc-dc变换器
CN101771350A (zh) * 2010-02-04 2010-07-07 南京航空航天大学 一种基于t型辅助网络零电压开关全桥直流变换器
CN104779805A (zh) * 2015-04-16 2015-07-15 陕西科技大学 一种宽负载范围的移相全桥zvs变换器

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Phase-Shifted Full Bridge Converter Featuring ZVS over the Full Load Range;Bingjian Yang et al.;《IECON 2010 - 36th Annual Conference on IEEE Industrial Electronics Society》;20101223;第644-649页 *
一种用耦合电感实现零电压零电流开关的移相全桥变换器;张强等;《电工技术学报》;20161130;第31卷(第21期);第142-149页 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN112737345A (zh) 2021-04-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2021042773A1 (zh) 一种llc谐振变换器及控制方法
CN110649812A (zh) 一种宽增益范围llc谐振变换器及其控制方法
CN109921653B (zh) 一种单相电力电子变压器拓扑结构及其控制方法
CN110190752B (zh) 一种双向clllc-dcx谐振变换器及其控制方法
CN114301301A (zh) 一种宽范围谐振式软开关双向直流变换器及其控制方法
CN115347797B (zh) 一种双向串联谐振型dc-dc变换器的pwm调制方法
CN111262442A (zh) 一种基于on/off控制的谐振变换器
CN114301300A (zh) 一种宽范围双向谐振式软开关直流变换器及其控制方法
CN111934567A (zh) 一种左右交替辅助换流的无桥双Boost功率因数校正整流器
TW202247587A (zh) 適用於寬範圍輸出電壓的變換器及其控制方法
CN217087777U (zh) 一种宽范围谐振式软开关双向直流变换器
CN109302078B (zh) 基于同步整流模式的dc-dc开关电源
CN113676057B (zh) 一种基于二次电流模拟的llc同步整流电路
CN110071643A (zh) 一种具有可变软开关模式的全桥直流变换器
CN113472213A (zh) 一种反激变换器
CN109742957B (zh) 一种双环全谐振型软开关变换器
CN110224605B (zh) 一种全桥变换电路
CN112737345B (zh) 一种宽负载范围零电压开关移相全桥变换器的控制方法
WO2020134313A1 (zh) 全桥电路及全桥变换器
CN108832818B (zh) 具有宽电压增益范围的谐振型隔离dc-dc变换器及调制方法
WO2020007108A1 (zh) 一种开关变换器
CN108092515B (zh) 高频软开关谐振直流变换器及电压增益计算方法
CN112865545A (zh) 一种双向dcdc功率变换电路
CN211606392U (zh) 一种滞后臂辅助谐振电路
CN213959961U (zh) 宽负载范围高效率电流增强型零电压开关移相全桥变换器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant