• 
    

    
    

      99热精品在线国产_美女午夜性视频免费_国产精品国产高清国产av_av欧美777_自拍偷自拍亚洲精品老妇_亚洲熟女精品中文字幕_www日本黄色视频网_国产精品野战在线观看 ?

      低占空比高增益Δ 源DC-DC 變換器

      2021-03-11 03:09:12房緒鵬李鑫媛闞興宸薄常輝
      電子器件 2021年6期
      關(guān)鍵詞:高增益直通紋波

      房緒鵬,李鑫媛,闞興宸,薄常輝

      (山東科技大學(xué)電氣與自動化工程學(xué)院,山東 青島 266590)

      近年來,我國化石燃料能源正逐漸失去其主導(dǎo)地位,新能源持續(xù)快速增長,在電網(wǎng)中占比日益提高,逐步進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展階段,目前風(fēng)電、太陽能裝機(jī)容量均居世界第一[1]。新能源發(fā)電隨著技術(shù)與經(jīng)驗的成熟,定會成為我國最重要的發(fā)電方式之一[2]。

      因此,許許多多的功率變換器應(yīng)運而生,例如供給直流負(fù)載的DC-DC 轉(zhuǎn)換器,供給交流負(fù)載的DCAC 傳統(tǒng)逆變器或者需要經(jīng)過升降壓逆變才能供給交流負(fù)載的改進(jìn)型逆變器。隨著新能源發(fā)電技術(shù)的不斷進(jìn)步,研究者們對變換器種類和性能的研究也在不斷深入。例如,2002 年出現(xiàn)的Z 源逆變器[3],由于其優(yōu)良的性能,被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域,但存在輸入電流不連續(xù)、沒有公共接地的缺點。此后,學(xué)者們又相繼提出各種性能更加優(yōu)良的準(zhǔn)Z 源結(jié)構(gòu)[4]、開關(guān)電感結(jié)構(gòu)[5]、耦合電感結(jié)構(gòu)[6]等。特別是近幾年才被提出的耦合電感結(jié)構(gòu),以其升壓靈活、升壓能力更強(qiáng)的優(yōu)點,在很多領(lǐng)域得到了應(yīng)用。

      文獻(xiàn)[7]提出了一種Y 源變換器,雖然它具有連續(xù)的輸入電流和公共接地,但是這種轉(zhuǎn)換器在較低的占空比下具有較低的電壓增益。之后,學(xué)者們深入研究提出了性能更加優(yōu)越的Y 源變換器[8],文獻(xiàn)[9-10]中所述的變換器是其他類型的阻抗源變換器,其中電壓增益取決于占空比,高占空比條件下才能獲得高電壓增益。在高占空比下工作意味著更大的開關(guān)損耗,此外,組成這些變換器的元件數(shù)量很多,增加了成本。由此有些學(xué)者又相繼提出了Δ 源變換器[11-13],它是一種新型的三耦合電感的阻抗源變換器。與傳統(tǒng)的Y 源網(wǎng)絡(luò)相比,傳統(tǒng)Δ 源網(wǎng)絡(luò)具有更小的漏感。此外,其繞組較小,從而提高了效率。該結(jié)構(gòu)的另一個優(yōu)點是其較小的磁化電流,從而使鐵芯尺寸更小。該結(jié)構(gòu)的缺點是由于磁化電流紋波較大,其鐵芯損耗較高。本文提出的Δ 源變換器不僅繼承了上述網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點,還實現(xiàn)了工作在較低占空比下仍能獲得較高的升壓因子,而且磁化電流和磁化電流紋波都有所減小。

      1 低占空比高增益Δ 源變換器工作原理

      圖1 為所提出的Δ 源變換器主電路,它是在準(zhǔn)Z 源和Δ 源變換器基礎(chǔ)上提出的。將準(zhǔn)Z 源變換器和傳統(tǒng)Δ 源變換器拓?fù)溥M(jìn)行融合,在傳統(tǒng)Δ 源變換器拓?fù)渲屑尤腚姼小㈦娙?、二極管等器件,使得新拓?fù)渚哂羞@兩類變換器的雙重優(yōu)點。

      圖1 低占空比高電壓增益Δ 源變換器

      該電路主要有兩種運行狀態(tài):直通狀態(tài)(開關(guān)S導(dǎo)通)和非直通狀態(tài)(開關(guān)S 關(guān)斷)。這兩種狀態(tài)的等效電路如圖2 所示。

      圖2 低占空比高電壓增益Δ 源等效電路圖

      當(dāng)電路處于直通狀態(tài)時,如圖2(a)所示,負(fù)載側(cè)直通狀態(tài)等效成短路,電源Vin與電感L、電容C1構(gòu)成回路,三角耦合網(wǎng)絡(luò)和電容C2、電容C1分別構(gòu)成回路。對磁化電感Lm和電感L列寫KVL 方程有:

      當(dāng)電路處于非直通狀態(tài)時,如圖2 所示,二極管D1,D2均不導(dǎo)通,負(fù)載側(cè)處于正常狀態(tài)。由于負(fù)載一般是感性的,將其等效為一個電流源,這時直流電源和電感L以及耦合電感網(wǎng)絡(luò)一邊向電容C1、C2充電,一邊向負(fù)載供電,對磁化電感Lm和電感L列寫KVL 方程:

      通過在一個開關(guān)周期對磁化電感Lm和電感L上的電壓應(yīng)用伏秒平衡公式可列出:

      由以上公式得:

      低直通占空比高增益變換器電壓增益為:

      式中:K為變比,d為占空比。

      為了更好地比較分析該變換器的優(yōu)越性能,本文對傳統(tǒng)Δ 源(如圖3)進(jìn)行了簡單介紹。由文獻(xiàn)[11]可得其主要參數(shù)如表1 所示。

      圖3 傳統(tǒng)Δ 源變換器

      表1 Δ 與IΔ 變換器各項參數(shù)對比

      表1 簡要比較了兩種阻抗網(wǎng)絡(luò)的不同參數(shù)。很明顯,IΔ 具有低占空比高電壓增益的優(yōu)點,同時磁化電流降低,磁芯尺寸變小。在相同的輸入電壓下,電容器電壓應(yīng)力也大大減小。

      2 低占空比高增益Δ 源特性分析

      2.1 升壓能力的比較

      為了更好地說明所提出變換器的升壓性能,圖4繪制了該變換器在不同K和d值下的電壓增益,由圖中不難發(fā)現(xiàn),本文提出變換器工作在低占空比下仍能獲得較高的電壓增益,降低了開關(guān)損耗,提高了輸出質(zhì)量。

      圖4 電壓增益曲線

      2.2 磁化電流和磁芯尺寸比較

      ST 段時間的最大儲能決定磁芯尺寸。最大能量與最大磁化電流的平方有關(guān),可通過以下公式計算:

      式中:Im和Δim分別為磁化電流的平均值和紋波值。從理論上講,磁化電流im由繞組電流根據(jù)安培定律確定如下:

      在直通狀態(tài)下,很顯然可以由圖2(a)和式(13)列出:

      由式(14)~式(16)得:

      同理在非直通狀態(tài)下可得:

      由式(19)~式(21)可得:

      將每個狀態(tài)的平均電流代入式(17)、式(18)、式(22)、式(23),ST 和NST 狀態(tài)下的平均電容器電流計算如下:

      在開關(guān)周期內(nèi),對電容器C1、C2進(jìn)行安培秒平衡計算得出平均磁化電流平均值如下:

      同時,磁化電流的紋波分量為:

      在NST 狀態(tài)下,磁化電流紋波可以表示為:

      通過對Δ 源采用相同的方法,可獲得磁化電流的平均值和紋波分量的以下結(jié)果:

      Im和Iin分別是磁化和輸入電流的平均值。從式(28)和(31)可以清楚地看出,IΔ 網(wǎng)絡(luò)的平均磁化電流低于傳統(tǒng)的Δ 源網(wǎng)絡(luò)。同理可由式(30)和式(32)比較得出,IΔ 磁化電流紋波值也小于Δ 源變換器。由此可見,IΔ 磁芯尺寸要遠(yuǎn)小于Δ 源變換器的磁芯尺寸。

      2.3 IΔ 的工作效率

      圖5 為該變換器工作狀態(tài)下的仿真效率曲線,傳輸效率較高。

      圖5 工作效率曲線

      3 仿真及實驗結(jié)果

      為了驗證理論的正確性,在MATLAB 軟件中對所提出電路進(jìn)行了仿真,并將仿真結(jié)果與實驗室制作樣機(jī)的實驗結(jié)果進(jìn)行了比較,實驗參數(shù)與仿真參數(shù)保持一致。原型參數(shù)列于表2。

      表2 仿真和實驗參數(shù)

      繞組匝數(shù)比選擇為60∶40∶20。對于IΔ 占空比的選擇,為了更好地體現(xiàn)其低占空比高升壓因子的優(yōu)良特性,取d=0.1,K=3。

      變換器在正常工作狀態(tài)下的仿真波形如圖6 所示。實驗樣機(jī)如圖7,選用DSP 芯片TMS320F28335產(chǎn)生的調(diào)制信號,控制開關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷。圖8為電路的實驗波形,由實驗結(jié)果可以看出,IΔ 實現(xiàn)了低占空比較高增益輸出。受開關(guān)管內(nèi)阻等因素影響,該變換器的實際輸出電壓與理論值存在一定誤差,但實驗結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi),驗證了理論分析的正確性和可靠性。

      圖6 仿真圖形

      圖7 實驗樣機(jī)

      圖8 實驗波形

      4 結(jié)束語

      本文研究了一種低占空比高增益Δ 源DC-DC變換器,介紹了所提出變換器的電路拓?fù)洹⒐ぷ髟?,通過仿真和實驗驗證了本文所提出變換器的工作特性。它不僅繼承了傳統(tǒng)Δ 源DC-DC 變換器的優(yōu)良特性,而且其工作在低占空比條件下升壓能力有了進(jìn)一步提升,實現(xiàn)了更高的電壓增益,傳輸效率較高,體積較小,應(yīng)用領(lǐng)域更加廣泛。

      猜你喜歡
      高增益直通紋波
      一種頻率可調(diào)的高增益OAM陣列天線設(shè)計
      無線電工程(2024年9期)2024-10-24 00:00:00
      C波段高增益低副瓣微帶陣列天線設(shè)計
      淺析西藏衛(wèi)視《直通藏晚》的敘事結(jié)構(gòu)
      江蘇興化:培訓(xùn)提級從課堂直通賽場
      紋波電流對不同芯片尺寸的LED光源可靠性的影響
      光源與照明(2019年4期)2019-05-20 09:18:18
      裝飾性鍍鉻用低紋波可調(diào)控高頻開關(guān)電源設(shè)計
      一種L波段寬帶、平坦高增益低噪聲放大器研究
      電子制作(2016年11期)2016-11-07 08:43:29
      新型多輸入升壓變換器的交錯控制研究
      2015年直通蘇州世乒賽選拔賽樊振東技戰(zhàn)術(shù)分析
      體育科技(2016年2期)2016-02-28 17:06:01
      基于MAX16832長壽命低紋波LED路燈電源的設(shè)計
      電子器件(2015年5期)2015-12-29 08:43:41
      攀枝花市| 临武县| 清镇市| 灌南县| 安远县| 城步| 霞浦县| 南皮县| 甘孜县| 和硕县| 濮阳市| 图木舒克市| 万载县| 上虞市| 内江市| 德格县| 寻乌县| 南澳县| 古交市| 五大连池市| 贵州省| 西和县| 海兴县| 颍上县| 资中县| 塔城市| 怀宁县| 中江县| 海南省| 黔西县| 安岳县| 高碑店市| 安宁市| 峨眉山市| 来凤县| 荣昌县| 确山县| 灵武市| 南投县| 泉州市| 定安县|