【自动化】5kw单相并网逆变器设计 开题报告(3)

单相并网逆变器的设计,报告内容,2.移相全桥的介绍，工作原理、ZVS,1.单相并网逆变器的简介，工作方式及整体结构,3.调试过程中遇到的一些问题,单相并网逆变器的结构,BATTERY,移相全桥,逆变全桥,滤波器,单相并网逆变器拓扑,移相全桥,在早期的大功率电源（输出功率大于1KW）应用中，硬开关全桥(Full-Bridge)拓扑是应用最为广泛的一种，其特点是开关频率固定，开关管承受的电压与电流应力小，便于控制，特别是适合于低压大电流，以及输出电压与电流变化较大的场合。但受制于开关器件的损耗，无法将开关频率提升以获得更高的功率密度。随后，人们在硬开关全桥的基础上，开发出了一种软开关的全桥拓扑移相全桥(Phase-Shifting Full-Bridge Converter，简称PS FB)，利用功率器件的结电容与变压器的漏感作为谐振元件，使全桥电源的4个开关管依次在零电压下导通(Zero voltage Switching，简称ZVS)，来实现恒频软开关，提升电源的整体效率与EMI性能，当然还可以提高电源的功率密度。,移相全桥拓扑,C1-C4：4个开关管的寄生电容或外加谐振电容D1-D4：4个开关管的寄生二极管或外加续流二极管Lr：变压器原边漏感或原边漏感与外加电感的和Lf：移相全桥电源次级输出续流电感,因为是做理论分析，所以要将一些器件的特性理想化，具体如下：1、假设所有的开关管为理想元件，开通与关断不存在延迟，导通电阻无穷小；开关管的体二极管或者外部的二极管也为理想元件，其开通与关断不存在延迟，正向压降为0。2、所有的电感，电容都为理想元件，不存在寄生参数，变压器也为理想变压器，不存在漏感与分布参数的影响，励磁电感无穷大，励磁电流可以忽略，谐振电感是外加的。3、超前桥臂与滞后的谐振电容都相等，即C1=C2=Clead，C3=C4=Clag。次级续流电感通过匝比折算到初级的电感量LS远远大于谐振电感的感量Lr，即LS=Lr*n2Lr。,1.为什么叫移相全桥2.经常提到的变压器漏感对实现ZVS有何影响3.具体怎么实现ZVS,硬开关到软开关,Q1和Q3的导通时间向前增加， Q2和Q4的导通时间向后增加， 从变压器侧所看到的结果不变,按照不同的工作状态可分 为12个模态,模态00,t0：原边电流正半周功率输出模式,模态1to,t1：超前桥臂谐振模式,模态2t1,t2:原边电流钳位续流模式,模态3t2,t3：滞后桥臂谐振模式,模态4t3,t4:谐振电感能量回馈电源模式,模态5t4,t5:原边电流缓变模式,模态6t5,t6:原边电流负半周功率输出模式,ZVS实现的条件：,要实现功率开关管ZVS开通，必须有足够的能量来抽走将要开通的开关管结电容（或外部附加电容）上的电荷，并给同一桥臂将要关断的开关管结电容（或外部附加电容）充电。同时，考虑到变压器原边绕组电容，还要一部分能量来抽走变压器原边绕组寄生电容 Ctr 上的电荷。也就是必须要满足下式：,超前桥臂实现ZVS,超前桥臂容易实现ZVS。这是因为在超前桥臂开关过程中，输出滤波电感Lf和谐振电感Lr是串联的，此时用来实现ZVS的能量是Lr和Lf中的能量。一般来说Lf很大，在超前桥臂开关过程中，其电流近似不变，类似于一个恒流源。容易满足能量的关系。,滞后桥臂实现ZVS,滞后桥臂要实现ZVS比较困难。因为在滞后桥臂开关过程中，次级绕组短路被钳位，副边电感无法反射到原边参加谐振，导致谐振的能量只能由谐振电感提供，如果能量不够就会出现无法将滞后桥臂管子并联的谐振电容电压谐振到0V。要实现滞后桥臂的零电压开通，必须满足以下条件：串联谐振电感储能大于滞后桥臂谐振电容储能,(1)增大L r有利于实现 ZVS；(2)Ip越大越容易实现 ZVS，所以在重载时容易实现 ZVS；(3)功率管上并联电容越小越容易实现 ZVS；(4)输入电压V in越低越容易实现 ZVS。,占空比丢失,副边占空比丢失是ZVS移相全桥DC/DC变换器的一个重要的现象，副边占空比丢失，就是副边占空比小于原边占空比，其相减就是副边占空比丢