[實用新型]一種無源次級鉗位軟開關PWM變換器的控制系統

有效

• 申請號: 201320229493.7
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN203193514U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 徐向華;張加勝;郝秀杰;敖志勇
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335
• 代理公司: 北京康盛知識產權代理有限公司 11331
• 代理人: 李貴蘭

技術領域

本實用新型涉及一種無源次級鉗位軟開關PWM變換器的控制系統。

背景技術

開關電源高頻化的發展趨勢，可帶來電源功率的密度提高，但同時加劇了開關損耗、電磁干擾等問題，為解決這些問題，提出了大量諸如零電壓零電流多諧振等軟開關技術方案，這些方案在部分程度上能減少一些損耗，但都多少引入了附加器件的成本、體積占用、設計難度等，在控制信號上多采用脈寬調制芯片（PWM），無法充分利用目前現有的數字控制一體化的單片機、dsp等芯片。

為降低變換器高頻工作下的開關損耗，亦即開關狀態變化瞬間的電壓—電流乘積量、二極管的反向恢復能量、開關管寄生電容的放電能量等，可采用有源和無源兩種有效的方法。其中有源方式利用額外的開關管使主開關管工作于軟開關狀態，無源方式則利用無源器件通過參數匹配達到同樣的效果。從實現的復雜性及性價比來看，無源軟開關技術有一定優勢，當然它無法消除開關管寄生電容的影響，但考慮到有源方式中輔助開關管引入的損耗及功率半導體技術的發展，無源軟開關技術是很有發展前景的。

單相H橋PWM變換器，由于其結構簡單、性能優越，除了用作逆變器之外，還常用于雙端式中大功率DC/DC變換器，現在許多行業對基于這類變換器的電力電子電源裝置的要求越來越高，不但要有較高的精度，而且要有較高效率，這就導致我們在不得不優化H橋的軟件控制，并且不得不減少變換器自身功率損耗。在PWM控制信號的產生方面上，目前基于H橋PWM變換器的電源裝置大都伴隨著數字控制，這就離不開了各種各樣的單片機，而目前單片機所提供的內置PWM波形發生器，幾乎都是為三相兩電平PWM逆變器及變頻調速、無功與諧波補償等控制系統而設計的，無法直接用來實現H橋變換器的移相PWM控制和DC/DC變換占空比控制。在提高變換器效率方面，現有變換器多采用軟開關轉換電路拓撲，其核心就是增加輔助電路，主要有兩類，第一類是輔助電路位于在變壓器一次側，在原邊串入飽和電感和隔直電容，這樣會帶來磁滯損耗和渦流損耗以及冷卻問題，并且增大了變換器的體積，也有采用輔助變壓器和整流電路實現原邊電流復位，這就引入了輔助變壓器的損耗以及裝置體積和成本。更有采用耗能電路復位原邊電流，這是得不償失的方法。第二類是輔助電路位于變壓器二次側，采用增加有源鉗位等輔助電路實現滯后橋臂的ZCS，這勢必增加了控制的復雜度，鉗位開關工作在硬開關狀態，也增加了硬件開銷，也帶來了有源開關管的附加損耗。也有采用與輸出電感耦合的輔助電感的感應電動勢作為反向阻斷電壓源的，這樣增加了電感耦合的設計，續流二極管的電壓應力，并且受負載電流大小尤其輕載時影響較大。也有用開關管代替輸出整流二極管的，這樣又帶來了新的開關損耗問題和控制難度問題，且增加了硬件成本。

發明內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種能增加效率、負載范圍、提高精度、減少硬件成本和體積的無源次級鉗位軟開關PWM變換器的控制系統。

為解決上述問題，本實用新型采用如下技術方案：一種無源次級鉗位軟開關PWM變換器的控制系統，包括數字信號處理器、驅動電路裝置、直流電源U_d、輸出電壓Uo、單相H橋裝置和次級鉗位裝置，所述數字信號處理器與驅動電路裝置相連，所述驅動電路裝置與單相H橋裝置相連，所述單相H橋裝置和直流電源U_d相連。