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基于再生能源系統的高效能電力轉換器設計

作者: 時間:2011-06-16 來源:網絡 收藏

本文引用地址:http://cqxgywz.com/article/179005.htm

  (c)T2-T3

  如圖4(c)所示,閘級控制信號VGS2于T2加諸于半導體開關元件Q2。因此,半導體開關元件Q1和Q2同時被導通,變壓器一次側兩繞組P1-P2因此被短路,導致一次側輸入電壓跨在輸入電感器Li,處于充電狀態,電感電流因而呈線性上升。而在二次側,因整流二極體D1-D4,無法獲得導通的順向偏壓,均呈現關斷狀態。此時,一半的負載電流由輸出電容器C0提供,另一半由箝位電容器C1經由C1(+)-S1-L1-R-S2-L2-C1(-)路徑提供。由于箝位電容器能分攤此一時區間所需要的負載電流,輸出電容器的電流漣波得以降低為負載電流的一半。因此,得以選用較小數值的輸出電容器。另外,因為二次側繞組極性相反,跨在此二繞組上的電壓互相抵消,使得箝位電容器平均電壓被箝制于輸出電壓值V0。

  (d)T3-T0

  如圖4(d)所示,閘級控制信號VGS1于T3被移除。在此一時區間,一次側輸入電壓及電感電壓總和,跨在變壓器一次側P2繞組,經由變壓器二次側繞組S2,整流二極體D3-D4路徑,將大部分的輸入功率傳送到負載。同時,部分的輸入功率也分別對輸出電容器C0及箝位電容器C1,經由S1-C1-D3-D4-L1-S1和S2-L2-D3-D4-C0-S2路徑進行充電。此時,二極體D1-D2,分別因D3-D4的導通,而被箝制于輸出電壓值V0。

  從前一節的探討,在半個工作周期內,個別存在一儲存能量及傳送能量的時區間,Tcharge及Ttransfer各時區間的長短,可以依如下公式求得:

  

  另外從變壓器的伏秒平衡,此一電路的電壓增益可以導出如下:

  其中的工作周期,D,應大于50%,變壓器的匝數比也可依下列公式求得:

  3 實驗結果顯示

  為驗證本文所提出的一新型低輸出電流漣波升壓型,將以16-24V低輸入電壓,200V輸出電壓及320W輸出功率為規格,進行一雛形電路實驗,驗證此一電路架構的可行性及其電氣性能。其規格、主要選用元件及參數條列于表1。

電力轉換器規格、選用元件及參數

  圖5(a)及圖5(b)所示為所提出的新型低輸出電流漣波升壓型,分別在高輸入電壓、輕載工作狀況及低輸入電壓、滿載工作狀況的主要電壓及電流波形。各國中的第三、四組波形分別為VDS1及VDS2電壓,都被箝制在2V0/N(53V)。雖然,二極體D2及D4的波形沒有顯示。但透過第五、六組的波形,可以讀到或計算D1-D4分別箝制在V0。



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