Buck-Boost隔離直流轉換器設計
摘要:在Buck-Boost隔離直流轉換器寬范圍輸入電壓的條件下,分析了典型的全橋Boost轉換器拓撲結構,由于存在的諧振電感包括漏電感,全橋Boost轉換器只能采用雙邊沿調制。該轉換器采用UC3895作為控制器,對全橋單元采用移相轉換控制的方式,為了提高全橋Boost轉換器系統的可靠性和效率,采用三模式兩頻率控制方式,在輸入寬范圍電壓的情況下,最高500 V輸入,360 V輸出。在此采用Matlab軟件進行仿真,實驗結果表明輸入電壓平均效率范圍是96.2%,最高效率能達到97.5%。
關鍵詞:Buck-Boost;隔離直流轉換器;全橋Boost轉換器;脈寬調制;雙邊沿調制
0 引言
可再生能源的利用最近受到世界各地的關注,包括不斷增長的能量需求和迫切需要減少空氣中的碳排放。光伏能源一直是一個有前途的新型的可再生能源,由于其零污染(包括空氣和噪音),所在的位置不需要太多限制,并易于維護。如今,風力發電并網的光伏系統已經成為了一個重要用電方法。風力發電并網逆變器成為風力發電并同光伏系統的一個重要部分,它深刻影響著整個系統的效率和成本。目前,最受歡迎的風力發電并網逆變器的配置是兩級聯配置組成的一個前端直流轉換器和一個變頻器,因此直流轉換器的設計尤為重要,這里采用的是Buck-Boost隔離直流轉換器。
1 轉換器拓撲
圖1表示隔離直流轉換器,在Buck單元選擇的是全橋模塊,這個轉換器稱為FB-Boost轉換器。圖1中電源開關Q1~Q4的二極管和結電容二極管被忽略了,諧振電感Lr包括變壓器的漏電感在全橋單元的電源開關中用來實現零電壓ZVS。需要注意的是當沒有諧振電感Lr并且變壓器的漏電感為零時,提出了FB-Boost轉換器是可行的,FB-Boost轉換器的特點與TSBB轉換器基本相同。然而,變壓器的漏電感在實際電路中是不可避免的,并且在全橋轉換器中也是不可避免的,引入一個外部變壓器的諧振電感實現功率開關的零電壓。
為電感Lr的平均電流;k是變壓器初級繞組的變壓比;fs是全橋單元的開關頻率,只有當Qb關斷的時候,電感電流iLf才會通過二極管Db,因此平均電感電流可以表示為:
從式(7)中可看出,FB-Boost轉換器的輸出電壓不僅與全橋單元和Boost單元的工作周期有關,而且與輸出電流、共振電感和開關頻率有關。
評論