变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-07 02:26:39

开关模态七:负半周期功率输出过程

如上图,此时T2与T3同时导通,T1与T4同时关断,原边电流ip的流向是T3—Lk—Lp—T2,如图所示。

此时的输入电压几乎全部降落在图中的B,A两点上,即UAB=-Vin, 此时AB两点的电感量除了图上标示出的Lp与Lk之外,应该还有次级反射回来的电感LS`(因为此时次级二极管VD2是导通的),即LS`=n2* Lf,由于是按照匝比平方折算回来,所以LS`会比Lk大很多,导致Ip上升缓慢,上升电流△Ip为

-△Ip=-【 (Vin-n*Uo)*(t7-t6)/( Lk LS`)】

此过程中,根据变压器的同名端关系,次级二极管VD2导通,VD1关断,变压器原边向负载提供能量,同时给输出电感Lf与输出电容Cf储能。(图中未画出)

此时, UC1 =UC4=UB =Vin UAB=-Vin

UA=0V

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(9)

开关模态八:负半周期超前臂谐振过程

如上图,此时超前桥臂下管T2在t7时刻关断,但由于电感两端电流不能突变的特性,变压器原边的电流仍然需要维持原来的方向,故电流被转移到C1与C2中,C2被充电,电压很快会上升到输入电压Vin,而C1的电荷很快就被抽走,C1两端电压很快就下降到0V,即将A点的电位钳位到Vin。

由于次级折算过来的感量LS`远远大于谐振电感的感量Lk,故基本可以认为此是的原边类似一个恒流源,此时的ip基本不变,或下降很小。

C2两端的电压由下式给出

Vc2=︱-Ip︱*(t8-t7)/(C1 C2)= Ip*(t8-t7)/2 Clead

C1两端的电压由下式给出

Vc1= Vin- 【︱-Ip︱*(t8-t7)/2 Clead】

其中Ip是在模态8流过原边电感的电流,在t8时刻之前,C2上的电压很快上升到Vin,C1上的电压很快变成0V,D1开始导通。

在t8时刻之前,C2充满电,C1放完电,即 VC2= VC4=VA=VB = Vin VC1=VAB= 0V

模态8的时间为

△t= t8-t7=2 Clead * Vin/ Ip

注意:此△t时间要小于死区时间,否则将影响ZVS效果。

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(10)

开关模态九:原边电流负半周期钳位续流过程

如上图,在t8时刻二极管D1已经完全导通续流,将超前臂上管T1两端的电压钳位到0V,此时将T1打开,就实现了超前臂上管T1的ZVS开通;但此时的原边电流仍然是从D1走,而不是T1。

此时流过原边的电流仍然较大,等与副边电感Lf的电流折算到原边的电流

即 ip(t)= iLf(t)/n

此时电流的下降速度跟副边电感的电感量有关。

从超前臂T2关断到T1打开这段时间td,称为超前臂死区时间,为保证满足T1的ZVS开通条件,就必须让C1放电到0V,即

td ≥△t= t9-t8=2 Clead * Vin/ Ip

此时, UC2=UC4=UA=UB =Vin , UAB=0V

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(11)

开关模态十:负半周期滞后臂谐振过程

如图所示:在T9时刻将滞后臂上管T3关断,在T3关断前,C3两端的电压为0,所以T3属于零电压关断。

由于T3的关断,原边电流ip突然失去通路,但由电感的原理我们知道,原边电流不允许突变,需要维持原来的方向,以一定的速率减少。所以,原边电流ip会对C3充电,使C3两端的电压慢慢往上升,同时C4开始放电。

即 ip(t)=-I2sinω(t-t9)

vc3(t)=Zp*︱-I2︱sinω(t-t9)

vc4(t)=Vin-Zp*︱-I2︱sinω(t-t9)

其中,-I2:t9时刻,原边电流下降之后的电流值

Zp:滞后臂的谐振阻抗,Zp= )0.5

ω:滞后臂的谐振角频率,ω=1/(2Lr*Clag)0.5

同理,原边的谐振电感Lr与滞后臂的两个电容C3,C4谐振,其电压与电流的关系就是正弦关系。

同开关模态四分析一样的道理,由于原边电压的反向,根据同名端的关系,LS1,LS2同时出现上正下负的关系,此时VD1开始导通并流过电流;而由于LS2与Lf的关系,流过LS2与VD2的电流不能马上减少到0,只能慢慢的减少;而且通过VD1的电流也只能慢慢的增加,所以出现了VD1与VD2同时导通的情况,即副边绕组LS1,LS2同时出现了短路。

而副边绕组的短路,导致Lf反射到原边去的通路被切断,也就是说会导致原边参加谐振的电感量由原来的(Lf*n2 Lr)迅速减少到只剩Lr,由于Lr比(Lf*n2 Lr)小很多,所以原边电流会迅速减少。

在t10时刻,原边的UAB=ULr=Vin,UB=UC4=0V, UA=UC2=UC3=Vin

变压器移相原理图解,变压器最简单移相方法(12)

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