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Boost ZVT-PWM变换器在光伏逆变器中的应用

陈林贵?? 中国电子科技集团公司第四十一研究所 科技信息?? 2015年04月10日 ?? 收藏1

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态, 各工作模态对应的等效电路如图4 所示。

图4 ZVT Boost 电路不同开关模态下的等效电路
图4 ZVT Boost 电路不同开关模态下的等效电路

(1)开关模态1 [t0, t1],对应图4(a)

在t0时刻前,主开关管Q1和辅助开关管Qa处于关断状态,升压二极管D1导通。在t0时刻,开通Qa,此时辅助电感电流iLa从0 开始线性上升,其上升斜率为(diLa/ dt )= (V0/La),而D1 中的电流开始线性下降,其下降斜率为(diD1/ d>t )= (V0/La)。在t1时刻,iLa上升到升压电感电流Ii,D1的电流减小到0,D1自然关断,开关模态1 结束。该模态的持续时间为:

t01=( La Ii)/ V0 (1)

(2)开关模态2 [t1, t2],对应图4(b)

在此开关模态中,La开始与电容Cr谐振,iLa继续上升, 而Cr的电压vCr开始下降。iLa和vCr分别为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

当Cr的电压下降到0 时,Q1的反并联二极管DQ1导通,将Q1的电压钳位在零,此时辅助电感电流ILa(t2)=Ii+Vo/Za。该模态持续的时间为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

(3)开关模态3 [t2, t3],对应图4(c)

在该模态中,DQ1导通,La电流通过DQ1续流,此时开通Q1就是零电压开通。Q1的开通时刻应该滞后于Qa的开通时刻,滞后时间为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

(4)开关模态4 [t3, t4],对应图4(d)

在t3时刻,ILa(t2)=Ii+Vo/Za,VCa(t3)=0。此时关断Qa,ILa给Ca充电,由于有Ca,Qa是零电压关断。在此开关模态中,iLa和vCa分别为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

在t4时刻,VCa(t4)=Vo,Da导通,将vCa钳位Vo,此时ILa(t4)为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

(5)开关模态5 [t4, t5],对应图4(e)

在此模态中,加在La上的电压为-Vo,iLa线性下降。

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

在t5时刻,iLa下降到0。此模态的持续时间为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

(6)开关模态6 [t6, t7],对应图4(g)

在t6时刻,主开关管Q1关断,升压电感电流同时给Cr充电,给Ca放电,由于有Cr和Ca,Q1是零电压关断。

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

在t7时刻,vCr上升到Vo,vCa下降到0,D1自然导通,Da自然关断。此开关模态的持续时间为:

ZVT Boost 电路主要有8 种工作模态

从上面的分析中可以看出,Ca起到两个作用;1)当辅助管Qa关断时,Ca充电,给Q1的关断起到缓冲作用;2)而当主开关管Q1关断时,Ca放电, 给Q1的关断起到缓冲作用, 因此Q1的缓冲电容Cr可以很小,只利用其结电容就足够了,不必另加缓冲电容。

从上述工作原理推导可看出:图2 所示电路使主功率开关管完成零电压导通和关断的同时,辅助开关管在零电流下导通,零电压下关断,而不是零电流关断,这种方式不仅减小了主开关管的开关损耗,而且有效的减少了辅助开关管的开通和关断损耗,提高了电路的整体效率。

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BoostZVT-PWM? 光伏并网逆变器? 软开关? 零电压转换?

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