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两种PWM变换器无源软开关方法的比较分析

作者: 时间:2012-02-14 来源:网络 收藏
 电路分析之前的假设与2.1相同,且它们实现零电流开通和零电压关断的原理也相同。其具体工作过程可参见文献[6]。

  在设计参数中与MVS的一个重要不同之处是Cs的取值要远大于Cr,在这里将一个开关周期内Cs上的电压视为恒定值Vr。

  non-MVS电路元胞电路中,主开关管在一个开关周期内承受的最大电压应力: 

                Vs=V+Vr       (7)

  其中Vr就是较硬开关所增加的电压应力,故成为无最小电压应力(non-MVS)。其值一般在V/10到V/2之间,具体可用下式表示:


  同时,在该电路中,没有Lr/Cr的限制,并且一部分电流从Ls中流过,减小了部分电压应力。

3. 3 MVS与non-MVS电路元胞的比较

  MVS电路元胞不会增加主开关管的电压应力,所用器件较少,但在设计中Lr、Cr以及Cs、Cr的比值要受到限制,这也限制了占空比的变化范围;non-MVS电路元胞增加了主开关管的电压应力,但也减小了一部分电流应力,所用器件比MVS电路元胞多一个,而在设计中不会受到Lr、Cr比值的限制,因此它的占空比变化范围更大;同时,在相同Lr、Cr值时,non-MVS能达到更高的效率及更低的EMI。在输入电压为100V、输出电压为250V、输出功率均为750W时,它们的一些特性参数比较见表2。


4 最简拓扑电路与MVS、non-MVS电路元胞的比较

  从表2中也可以看出 ,MVS和non-MVS电路元胞比最简拓扑电路分别多用了1个和2个器件,馈能需要至少两次的能量转移,开通、关断缓冲与馈能过程互不独立,电路较复杂,一个开关周期中要分八个工作阶段才能完成缓冲与馈能。能量转移与功率损耗相关,工作阶段多意味着缓冲电路元件设计参数复杂、优化比较困难[5][6]。 但MVS、non-MVS电路元胞的占空比得到了较大扩展,能适应较大范围的输入电压和输出负载变化,输出功率也提高了很多。因此,在功率等级较大和对稳定性有一定要求的场合, MVS和non-MVS电路元胞无源方法应该是更为理想的选择。

4. 结语

  本文介绍了两种通过附加无源器件来实现无源的方法,其中前者强调了附加电路是否最简,而后者则根据是否增加主开关管的电压应力又分为两类。并通过两种方法的比较分析,得出了它们各自的优缺点以及适用的场合。
的无源软开关显示了很多的优越性,在中小功率场合,它将占有一席之地。


参考文献

[1] R. Streit and D Tollik, “High efficiency telecom rectifier using a novel soft-switched boost-based input current shaper,” in IEEE Intelec Conf. Rec.,1991,pp. 72726.

[2] G.Hua,C.Leu,Y.Jiang, and F.Lee,“Novel zero-voltage switch-transition PWM converters”, IEEE Trans. Power Electron., vo1.9, pp. 213-219,Mar.1994.

[3] K.Mark Smith, Jr., and K.M. Smedley,“A comparing of voltage-mode soft-switching methods for PWM converters,” in IEEE Trans. Power Electron.,v01.12, N0.2, March 1997,pp.376-386.

[4] 林周布.一种具有最简拓扑的无源软开关新技术., 电工技术学报,2002,17(2)65-70

[5] K.Mark Smith, Jr., and K.M. Smedley,‘‘Engineering design of lossless passive soft switching methods for PWM converters-Part I:with minimum voltage stress circuit cells” in IEEE Trans. Power Electron., Vo1.16 No.3, pp. 336-344. MAY 2001         

[6] K.Mark Smith, Jr., and K.M.Smedley, “Engineering design of lossless passive soft switching methods for P W M converters-Part II: non-minimum voltage stress circuit cells” in IEEE, 1998.pp.669-674.

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