返回列表 发布新帖

基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法

14 0
admin 发表于 2024-12-14 11:14 | 查看全部 阅读模式

文档名:基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法
摘要:在变换器高频化发展的趋势中,功率器件的软开关实现对变换效率的影响更加突出.无辅助电路的临界导通工作模式下,Boost变换器主开关管在特定增益下无法实现软开关.为此,该文提出一种能量模型及相应的软开关实现方法.首先,建立死区前后储能元件能量变化的数学模型.然后,结合死区起止时刻的能量平衡方程,研究软开关无法实现的电路机理.在此基础上,考虑开关管输出电容非线性特征,提出软开关实现方法,避免了复杂谐振过程的时域精确建模,提高软开关实现的准确性.最后,搭建500W实验样机进行实验,结果表明,相较于对谐振过程建模的传统时域模型,所提方法将实际开通电压降低47%,使峰值变换效率提升0.4%,进而验证了其有效性.

Abstract:SoftswitchingiscrucialforBoostconverters,especiallyinthetrendofhigh-frequencydevelopment.Duringboundaryconductionmode(BCM),zerovoltageswitching(ZVS)ofthemainswitchoftheBoostconverterisachievedwithoutauxiliarycircuits,whichisfavoredinsmallandmediumpowerapplications.However,whenthegainoftheconverterisgreaterthan2,ZVSbasedonBCMcannotberealizedbecauseofthepositiveresonancevalleyofitsdrain-sourcevoltagevdsinthedeadzone.Therefore,amethodextendingthesynchronizedswitchtimeisproposedbasedontime-domaindeadzoneanalysis.Anegativecurrentisobtainedontheinductoratthestartofthedeadzone,forcingtheresonancevalleyofvdstogetcloserto0.Duetothecalculationoftheresonanceprocess,thecomplexityofthecalculationprocessandresultexpressionisgreatlyincreased.However,inpractice,therealizationofsoftswitchingonlyfocusesonthestartandendmomentofthedeadzone.Complexanalysisoftheresonanceprocessisoptional.Besides,nonlinearcharacteristicsoftheoutputcapacitorCossonpowerswitchesareignoredinthetime-domainmodel,causinginaccurateinductorcurrentatthestartofthedeadzoneandisharmfultoreducingswitchlosses.Thus,thispaperproposesaZVSmethodbasedontheenergymodel.Firstly,theenergymodelofpassivepowercomponentsisestablishedduringthedeadzone.Insteadofconsideringtheentiredeadzone,onlyenergychangeatthestartandendofthedeadzoneisfocused.Secondly,conditionswithpowervariationsareanalyzed,andtherequirementforZVSrealizationisgivenfromtheenergybalanceperspective.Then,consideringthenonlinearcharacteristicsofCoss,anaccurateexpressionofthenegativeinductancecurrentneededisobtained.TheZVSrealizationmethodbasedonthepowermodelavoidscomplexresonantprocessesoftime-domainmodeling.Accordingly,lesscalculationisneeded,andtheaccuracyofsoftswitchingimplementationisimproved.Finally,a500Wexperimentalprototypeisbuilttoverifytheproposedmethod.Experimentsareconductedwhentheinputvoltageis200Vand250V,respectively,andtheoutputvoltageis300V.Withaninputvoltageof200V,theproposedmethodreducestheactualswitchingvoltageby86%comparedwiththecriticalconductionmodeand60%withthetime-domainmodel.Under250V,theproposedmethodreducestheactualturn-onvoltageby70%and47%comparedwiththecriticalconductionmodeandthetime-domainmodel,respectively.Sincetheswitchingcurrentbetweendifferentmethodsisalmostthesame,switchinglossisproportionaltotheswitchingvoltage.Therefore,theproposedmethodcaneffectivelydecreaseswitchingloss.Conclusionsbelowcanbedrawnfromexperimentalresults.(1)Theproposedmethodisbasedonenergybalancingthestartandendofthedeadzone,simplifyingtheanalysisandcalculationprocessofsoftswitchingimplementation.(2)TheproposedmodelconsidersthedynamiccharacteristicsoftheoutputcapacitorCossaccurately,whichimprovestheaccuracyofthenegativeinductancecurrent.(3)Comparedwiththetraditionaltime-domainmodel,theproposedmodelandZVSimplementationmethodcaneffectivelyreducetheactualswitchinglossandimprovepeakefficiencyby0.4%,whichverifiestheZVSimplementationmethodbasedontheenergymodel.

作者:王议锋  杨绍琪  马小勇  陶珑  王忠杰Author:WangYifeng  YangShaoqi  MaXiaoyong  TaoLong  WangZhongjie
作者单位:天津大学电气与自动化工程学院天津300072
刊名:电工技术学报 ISTICEIPKU
Journal:TransactionsofChinaElectrotechnicalSociety
年,卷(期):2024, 39(10)
分类号:TM46
关键词:Boost变换器  临界导通模式  能量模型  软开关  开关管输出电容  
Keywords:Boostconverter  boundaryconductionmode  energymodel  softswitching  switchoutputcapa-citance  
机标分类号:TM461TN402TM923.02
在线出版日期:2024年5月31日
基金项目:基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法[
期刊论文]  电工技术学报--2024, 39(10)王议锋  杨绍琪  马小勇  陶珑  王忠杰在变换器高频化发展的趋势中,功率器件的软开关实现对变换效率的影响更加突出.无辅助电路的临界导通工作模式下,Boost变换器主开关管在特定增益下无法实现软开关.为此,该文提出一种能量模型及相应的软开关实现方法.首先...参考文献和引证文献
参考文献
引证文献
本文读者也读过
相似文献
相关博文

        基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法  Soft Switching Method of Boundary Conduction Mode Boost Converter Based on Energy Model

基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法.pdf
2024-12-14 11:14 上传
文件大小:
1.32 MB
下载次数:
60
高速下载
【温馨提示】 您好!以下是下载说明,请您仔细阅读:
1、推荐使用360安全浏览器访问本站,选择您所需的PDF文档,点击页面下方“本地下载”按钮。
2、耐心等待两秒钟,系统将自动开始下载,本站文件均为高速下载。
3、下载完成后,请查看您浏览器的下载文件夹,找到对应的PDF文件。
4、使用PDF阅读器打开文档,开始阅读学习。
5、使用过程中遇到问题,请联系QQ客服。

本站提供的所有PDF文档、软件、资料等均为网友上传或网络收集,仅供学习和研究使用,不得用于任何商业用途。
本站尊重知识产权,若本站内容侵犯了您的权益,请及时通知我们,我们将尽快予以删除。
  • 手机访问
    微信扫一扫
  • 联系QQ客服
    QQ扫一扫
2022-2025 新资汇 - 参考资料免费下载网站 最近更新浙ICP备2024084428号
关灯 返回顶部
快速回复 返回顶部 返回列表