移相控制ZVS全桥变换器滞后臂死区时间分析

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1、万方数据‘电力电子技术)1999年第1期1999．2移相控制ZVS全桥变换器滞后臂死区时间分析AnalysistotheSwitchingDead-dineo／theLaggingArminFB-ZVSDC-DCConverter西南交通大学徐蛲峰连级三(成都610031)河北建筑科技学院赵建明(邯郸056038)擒耍：死区时间的合理选择是保证移相定额控制的全桥零电压开关DC-DC变换器零电压开关状态的必要条件。通过分析电路参数与滞后桥臂开关死区时间的关幕．给出了滞詹桥臂开关死区时间的允许范唇，并通过实

2、验进行了验证。Abstract：Properselectionoftheswipingdead一"timeoftheIaggingamhn啦匿b缸yfofeaautiDgtheZVSq)吁一ation0fthephsIli触ⅢFB-ZVS13C-DCconverterThispaperpresentstheallowableregionoftheswitchingdead—tilneofthelaggingarrathroughtheanalysisoftherelationshipbetweencir

3、cuitp且】rametersandswitchingdead—time．Finaly．theresu】tsareverifiedthroughexperiments．瓤词：直流变换器死区／霉电压开关移相Ke”wds：I，CⅧ"晰；de●d-ttme；ZYS；pht∞'-shiftiag1引言在以往的DC-Dc变换器中，开关器件多处于硬开关工作状态。这会导致以下问题：首先，开关器件有较高的开关损耗，限制了开关绠率的提高；其次，在关断大电流时。由于分布电感的存在，开关元件承受较高的开关应力。而ZVSDC-

4、DC变换器在零电压条件下实现开关．使开关损耗大为降低，自关断器件可充分发挥其开关频率高的优点．同时Miller效应被减小到最低程度，减小了装置的ElVll。在各种ZVS拓扑方式中，采用移相控制的FB-ZVSDGDC可以工作在PWM工作方式，因而，可使装置滤波器的设计优化。减小滤波部分的体积。零电压开关方式将电路的分布参数当作谐振元件的一部分，有效地消除了硬开关方式中分布参敷的不利影响。2移相控制瑚-zVsDc．Dc变换器工作原理全桥移相PWM零电压开关DC-DC变换原理图及典型工作波形如图la、b所示。

5、由圈1b看出，vTl一VT4驱动信号频率相同，且占空比均略小于50％，vTl和vR、vB和vT4的驱动信号分别错开180。。图中的阴影区段为左、右桥臂通断转换时发生谐振的区段。不难看出，右臂通断转换时，通过G、c4与Lr和k谐振实现VL、VT。的零电压开关，左臂通断转换时。通过Cl、Q与k谐振实现VTl、VT的零电压开关。同时，由于VL、Vr4是在变压器初级电流通过VD3、VD4续流时开通的。所以，矿r3、vr4为零电流开通。vr3、vr4的驱动信号分别超前于VTl、vT2驱动信号，故右臂称为超前臂，左

6、臂称为滞后臂。通常，vT。、v，r2为固定的驱动信号，通过控制VT3相对于vTl，vT4相对于、，T2的相位差从180‘到O。进行同步移相，就可以实现变压器一次侧输出占空比从0到100％变化。(曲}∥]}U!{!辛‘㈦州fj^溺{⋯I!川1W姒i、tn_一r——H---二一‘Tl^^即t一罩一(a)电路原理(b)典型波形圈1FB-zvs电路原理图及典型工作波形图中VTl—yr4——开关元件Tr——高缎变压器Ct～c．——器件的等效并联电容(包括元件的寄生电容)，C．～c‘=C，L【——谐振电感(包括变压

7、器鬻感)k、匕——输出撼渡万方数据16‘电力电子技术)1999年第1期1999．2V胁。～Ⅵh——整_赢二极管3电路参数对死区时间的影响分析3．1左右挢■的死区时间分析(1)右臂(超前臂)死区时间‘m关断的器件在其等效并联电容被充电到电源电压以前。c3、c．与Lr和k谐振，由Lo的储能和Lr的储能共同提供巳、q充放电所需能量。由于输出负载电流参与谐振，且L。》L，，这相当于变压器初级电流对G、Q进行恒流充放电，因此．这一阶段时间很短。vL、VT4很容易实现ZVS。完成谐振时间可以表示为：tdl≥2C，U

8、。／iP(1)式中lr——谐振电感电流峰值(2)左臂(滞后臂)的死区时间fd2从图l可以看出．当仁t2时，左臂Ⅵ1进行通断转换，fLr(t2)=12。f罐过c1、Q和k发生谐振。Tr次级被短路。当UCl谐振到等于电源电压u。的同时，“a=0，vDb钳位导通，谐振结束。此时，如果U。O，如果不立刻开通vr2，则沁经vI)3／VB—ui—V迎续流；Vr2开通后。也以U／L。速率迅速下降，在f=t3’时过零。为使v，r2能实