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采用分立元件實現(xiàn)的PWM Buck三電平變換器

作者: 時間:2012-01-16 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
4 實驗結(jié)果和分析

  為了驗證上述所分析的控制和驅(qū)動電路設(shè)計的可行性,本文對輸入電壓為120V(90V~180V),輸出為48V/4A,開關(guān)頻率50kHz的 進行了實驗驗證。實驗結(jié)果表明,采用上述實現(xiàn) 的控制是切實可行的。
  圖6所示的即為采用來實現(xiàn)的 的實驗波形。


(a)







圖6 實驗波形

  從圖6中可以看出,采用上述實現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的控制是切實可行的。
  (a)圖中,示意的是交錯控制電路的兩路輸出波形
。可以看出其占空比均大于0.5。開關(guān)頻率為50kHz 。要實現(xiàn)對驅(qū)動信號頻率的調(diào)節(jié)也變得非常簡單,只需要調(diào)節(jié)鋸齒波
頻率即可。
  (b)圖中,示意了隔離變壓器副邊輸出的兩路驅(qū)動波形,可以直接驅(qū)動開關(guān)管。從圖中可以看出驅(qū)動波形比較理想:有快速的上升沿,并在一開始有一定的過沖,可以加速開通,減小了開通損耗;同時,有反偏截止電壓,提供了足夠的反相門極驅(qū)動,減小了下降時間;很好地驗證了驅(qū)動電路的設(shè)計是合理的。
  (c)圖中,輸入電壓
為170VDC,恒流電子負(fù)載
為4A。
為開關(guān)管
工作時的漏源極電壓波形,開通與關(guān)斷時均沒有大的尖峰,對開關(guān)管而言是比較理想的波形。
為兩個開關(guān)管共同工作所輸出的三電平波形,可見其頻率為開關(guān)頻率的兩倍。從而大大減小了濾波元件的大小。文獻[4,5]詳細分析了一類零電壓零電流開關(guān)復(fù)合式全橋三電平DC-DC變換器,該變換器的輸出整流電壓高頻交流分量很小,可以減小輸出濾波器,改善變換器的動態(tài)性能;同時其輸入電流脈動很小,可以減小輸入濾波器。文獻[2]詳細論述了Buck三電平變換器和傳統(tǒng)的Buck變換器中濾波器的參數(shù)設(shè)計的分析和比較。
為輸出濾波電感上流過的電流波形。
  (d)圖中,恒流電子負(fù)載
為4A。圖中示意了輸入電壓
從125伏跳變到110伏時,輸出電壓
的瞬態(tài)響應(yīng)曲線??梢钥闯鲈揚WM Buck三電平變換器電路的穩(wěn)定性比較好。在輸入電壓的變化范圍(90V~180V)內(nèi),可以較快地穩(wěn)定在額定輸出的電壓值
上。

5 結(jié)論

  本文首先簡要論述三電平變換器拓?fù)涞耐茖?dǎo)過程;介紹了Buck三電平變換器主電路拓?fù)浼捌湓陂_關(guān)管的占空比大于0.5時的四個工作模態(tài);詳細分析了采用比較器、運算放大器和RS觸發(fā)器等分立元件實現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的交錯控制。該方法控制電路簡單,易于實現(xiàn),成本低,可以直接推廣到其它非隔離三電平變換器的控制中。并對采用MC34152加隔離變壓器驅(qū)動的方法來設(shè)計驅(qū)動電路作了介紹。最后對輸入電壓為120V(90V~180V),輸出為48V/4A,開關(guān)頻率50kHz的PWM Buck三電平變換器進行了實驗驗證,實驗結(jié)果表明,采用上述分立元件實現(xiàn)PWM Buck三電平變換器的控制是切實可行的。

參考文獻

1. J. Renes Pinheiro and Ivo Barbi. The Three-Level ZVS PWM Converter-A New Concept in High-Voltage DC-To-DC Conversion. IEEE IECON. 1992: 173-178
2. 鐘小芬 吳捷 三電平DC-DC變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其滑??刂品椒?電源技術(shù)應(yīng)用2003年第8期
3. Xinbo Ruan, Bin Li, and Qianhong Chen. Three-Level Converters-A New Concept in High Voltage DC-To-DC conversion.in Proc. IEEE PESC, 2002:663-668
4. F. Canales, P.M.Barbosa, J.M.Burdio and F.C.Lee A zero-voltage-switching three-level dc/dc converter. Proceedings of CPES, 2000:366-371
5. F. Canales, P.M.Barbosa, J.M.Burdio and F.C.Lee A zero-voltage and zero-current-switching three-level dc/dc converter. IEEE APEC, 2000:314-320

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