组合式双管正激直流变压器研究
为了分析其工作状态,作如下假设:
(1)变换器工作已经达到稳态;
(2)S1、S2、S3和S4由理想开关、寄生二极管和电容构成,容值C1=C2=C3=C4=Cs;Cd3、Cd4分别为D3、D4的寄生电容,且有Cd3=Cd4=Cd;
(3)Lr1、Lr2为变压器原边串联电感,包含变压器两个原边的漏感,且有Lr1=Lr2=Lr;
(4)变压器T满足:Np1=Np2,Ns1=Ns2,且有匝比Np1/Ns1=n。
该直流变压器在半个周期内有五个工作模态,主要波形如图2所示,每个工作模态对应的等效电路如图3所示。
2.1工作模态1[t0,t1]
等效电路如图3(a)所示。在t0时刻以前,S3、S4关断,S1、S2开通,副边整流管D3导通,输入电源通过变压器原边Np1向副边传递能量。t0时刻,开关S1、S2关断,此后,电感Lr1、Lr2与开关寄生电容一起谐振。当S1、S2两端电压上升至Uin,S3、S4两端电压下降为零时,该模态结束。在该模态中,原边电感电流为:
上述四式中,为谐振角频率,为谐振特征阻抗。Ip为原边电流iNp1在t0时刻的值。
2.2工作模态2[t1,t2]
等效电路如图3(b)所示。在t1时刻,开关S3、S4的寄生二极管导通,电感Lr1电流iLr1和电感Lr2电流iLr2在输入电压和副边折算到原边的电压共同作用下,分别线性下降和上升。该模态中,开关两端电压保持不变。在该模态中
2.3工作模态3[t2,t3]
等效电路如图3(b)所示。在t2时刻,开关S3、S4导通,由于开关S3、S4的寄生二极管导通,开关为ZVS开通。电感Lr1电流iLr1和电感Lr2电流iLr2在输入电压和副边折算到原边的电压共同作用下,分别线性下降和上升。当两电感电流相等时,开关S3、S4的寄生二极管截止,相应的副边Ns1电流减小到零,副边整流二极管D3截止,该模态结束。在该模态中,漏感电流分别为:
2.4工作模态4[t3,t4]
等效电路如图3(c)所示。在t3时刻副边整流二极管D3截止,变压器副边电压开始反向。该过程中电感Lr(原边电感Lr1、Lr2折算到副边的电感值)与副边整流二极管的寄生电容谐振工作,Cd4放电、Cd3充电。当副边电压为-Uo时,该模态结束。在该模态中
上述三式中,为谐振角频率,为谐振特征阻抗。Is为副边电流iNs2在t4时刻的值。
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