résumé
L'analyse du pont complet tension zéro (ZVS) Mode de redressement pleine-onde décalage DCDC commutation convertisseur de puissance dans le processus de commutation longitudinal secondaire, qui circule à travers la diode de redressement de courant inverse de récupération provoquée par la capacité entre le circuit résonnant au cours de l'inductance parasite et mécanisme, pour établir un circuit équivalent simplifié de l'amplitude d'oscillation du modèle mathématique, l'influence du circuit de capacité de l'inductance parasite des paramètres d'oscillation réapplication au-dessus de modèle, et enfin deux mesures de suppression d'oscillation, analyse le circuit de protection de RCD pour supprimer le secondaire programme, les paramètres de la méthode de calcul de circuit RCD d'amortissement et 500 W et l'accumulation de phase de décalage Saber pont complet expériences comparatives sur la conception de prototypes se sont avérés circuit RCD d'amortissement raisonnable d'oscillation peut effectivement supprimer.
format de citation chinois: Il Dewei, Pierre, convertisseur de puissance de diode de redressement Gang CNC et la suppression de l'analyse d'oscillation Technologie électronique, 2019,45 (4): 135-138.
Anglais format de citation: Il Dewei, Shi Chun, Wu Gang. L'analyse et la suppression de diode redresseur de l'extérieur d'oscillation de la source numérique contrôlée . Application de la technique électronique, 2019,45 (4): 135-138.
0 introduction
Dans les applications de véhicules électriques, le convertisseur courant continu à haute tension (DC / DC) au lieu des voitures traditionnelles des modules de générateur basse tension d'origine: par le véhicule monté alimentation à haute tension de courant continu / courant continu du véhicule vers le bas à basse tension 12 V DC ( ou 24 V CC) d'alimentation. La phase décalée pont complet de commutation de tension nulle (ZVS) de commutation de puissance de topologie à des applications de moyenne et haute puissance peuvent utiliser leur propre ou d'une inductance de fuite externe en série avec la capacité parasite de l'inducteur de résonance du tube de commutation de puissance en résonance caractéristiques de commutation douce du tube d'alimentation, avec contrôle simple, sans avantages supplémentaires circuit auxiliaire, le véhicule électrique est un choix approprié topologie DC / DC, mais un redressement pleine onde de la structure de diode de redressement secondaire habituellement de travail dans un état de commutation dure, dans le circuit redresseur pleine onde pendant la commutation, redresseur de diode à jonction PN à l'intérieur de deux fois la charge stockée dans tous les travaux devant être balayé contre-pression , le processus inverse de récupération; en outre, dans la bobine d'inductance de résonance série externe et le transformateur courant de récupération inverse inductance de fuite, pour être équivalent à charger une diode à capacité parasite hors tension, résultant en une oscillation tranchants à travers la diode de redressement, un pic de tension est d'au moins la tension de fonctionnement deux fois , la détérioration de la contrainte de tension pendant le fonctionnement de la diode, le circuit affecte l'efficacité et la fiabilité.
En référence en utilisant les diodes primaires de serrage peut effectivement supprimer l'oscillation provoquée par la série inductance de résonance, une structure simple de cette manière, la perte supplémentaire peut être négligeable, mais l'inductance de fuite secondaire du transformateur participent encore à la résonance, encore des pics de tension se produit, ne convient pas à l'inductance de fuite de l'inducteur de résonance en place du boîtier, papier procédé de rectification pleine onde à se produit analysé et le calcul de la commutation de résonance pour obtenir le modèle mathématique du circuit équivalent de la pointe d'oscillation, réprimer oscillation de la conception subséquente fournir une base théorique, ajoutée à la fin et les cadeaux du circuit secondaire RCD d'amortissement d'une méthode de calcul des paramètres de circuit résistance-condensateur pour répondre aux exigences d'absorption de contrainte de tension de diode RCD sur la base de l'utilisation des diodes primaires de serrage, et simulé par Saber prototype d'essai et de vérification: pour le redressement pleine onde de 500 W pour obtenir le décalage de phase dans l'objet convertisseur ZVS-DCDC complet comparateur de tension de diode de redresseur en pont avant et après le circuit d'amortissement RCD, et une diode de serrage condensateur amortisseur de tension de forme d'onde de courant primaire; les résultats montrent que, après un circuit amortisseur de RCD peut effectivement réduire la tension de crête d'oscillation d'environ 1 / 4, pour réduire la diode de serrage primaire conduisant un courant d'environ 2/3; vérifié l'analyse et envisagée.
1 Oscillation Analyse et modélisation
La figure 1 est un déphasage du côté primaire au moyen d'un côté secondaire d'onde redressée pont complet convertisseur DC / DC schématique simplifiée. Pour faciliter l'analyse ignore la capacité inter-spires du transformateur, de l'inductance parasite et la diode conduit à l'inductance de fuite du transformateur inductance de fuite combinée, l'inductance équivalente totale combinée et dénommé Lleak1 Lleak2.
Lorsque le transformateur u1 d'entrée primaire est égale à zéro, le courant de charge de roue libre NATUREL Lr, diode DR1 et DR2 sont à l'état ON , respectivement, le flux de courant I1 et I2, la tension élevée d'entrée Uin u1 à 0 ( après ou de gouttes -Uin), les diodes DRL correspondantes (ou DR2) de courant circule rapidement réduits à zéro pour terminer le processus de commutation. diodes Ensuite DRI (ou DR2 de) dans le recouvrement inverse, l'inductance de fuite d'un courant de recouvrement inverse flux i1 (ou i2) est fermé à une diode à capacité parasite CTL (ou CT2) condensateur de charge CTL (ou CT2) et un drain dans oscillent entre un sens Lleak1 (ou Lleak2), il y a un grand pics de tension à travers la cause de la DRI (ou DR2).
Dans le transformateur u1 de tension d'entrée primaire est passé de 0 à processus de commutation après l'analyse objet Uin: Lorsque u1 est porté à Uin, le processus de commutation commence , diode DR1 commencer, i1 commence à diminuer, i2 commence à augmenter, DRI et DR2 tout en fournissant le courant de charge dans la Fig. 2 (a), comme illustré, en conformité avec le rapport de transformation K u1 converti en son côté secondaire destiné à mettre en circuit simplifié équivalent. Fig. 2 (b) représenté sur la figure 2 (b) le processus de commutation se poursuit jusqu'à ce que I2 augmente à l'égalité du courant de bobine d'induction de filtre de sortie, i1 est réduite jusqu'à zéro, un très court laps de temps après que le filtre passe-bas de sortie LC et parallèle par la suite à la charge peut être modélisé comme une source de courant constant ILR, ILR égale à i2, de manière à fermer la diode processus inverse de récupération est terminé toute la mémoire doit supprimer la charge dans la jonction PN , le travail i1 à la pression à deux reprises diminue rapidement à zéro, puis continue d'augmenter à l'inverse valeur maximale Irm, le processus se termine CT1 identiquement nulle tension UC, par exemple un schéma de circuit équivalent 2 (c), après un courant atteint de récupération inverse d'un pic Irm, diode DR1 entre dans l'état de blocage inverse (Roff équivalent parallèle CT1) , commence à diminuer i1 , la tension CT1 à travers uc commence à monter, et l'inductance équivalente de la résonance CT1 a commencé Lleak1 , Appelée une diode de blocage résistance Roff, depuis. La figure 2 (c) à l'équivalent source de courant résonnant parallèle ne modifie pas le suivant, obtenu après avoir ignoré circuit résonnant équivalent simplifié représenté sur la figure 2 (d) représenté sur la figure.
(D) peut être vu de la figure 2, l'inductance équivalente courant initial Irm Lleak1 initial résonner CT1 capacité parasite diode tension nulle. Régler la constante de résonance au cours de CT1, une caractéristique connue de la LC a les équations suivantes:
Etat du processus de solution est la suivante:
On voit de grands fabricants de dispositifs à diodes de blocage résistance manuelle, satisfont généralement ces conditions.
A proximité des apparaît aux bornes de procédé décrites au-dessus de l'amplitude de la tension de diode d'oscillation sont analysés: la formule (5), la formule (10) peut être vu dans les processus de résonance des pointes de tension de diode apparaissant à travers au moins deux fois la tension de fonctionnement normal. Il y a quatre cas, conduire à des changements d'amplitude d'oscillation de crête: (1) lorsque la tension de fonctionnement augmente, Uin / K va augmenter dans le rapport cyclique ne change pas par la formule (10) peut être vu augmente l'amplitude d'oscillation Uct ; (2) lorsque le courant augmente de fonctionnement, le temps de récupération inverse devient long , Irm grand courant inverse de récupération, par la formule (10) peut être vu Uct amplitude croissante des oscillations, (3) augmente lorsque la capacité CT1 , peuvent être impliqués capacitance de résonance équivalent devient grand par la formule (7), (8), la formule (10) peut être calculée dérivée Uct réduit l'amplitude de l'oscillation; (4) lorsque l'inductance de fuite totale Lleak1 réduite, par la formule (8), la formule (10) peut être vu augmente, l'amplitude des oscillations diminue Uct.
L'analyse qui précède, en réduisant l'inductance de fuite, sélectionner la taille appropriée de la diode de capacité parasite a un effet positif sur la suppression d'oscillation, et dans des applications où des courants élevés et une haute tension à travers l'oscillation de la diode augmente, la perte est accrue, ce qui améliore la résistance de la diode les exigences de pression, doivent être supprimées en tant que circuit de diode de verrouillage primaire ou circuit d'amortissement RC / RCD et analogues par des mesures appropriées.
2 Les mesures de calcul et de suppression des paramètres RCD
Pour la phase décalée vers le pont complet / redressement pleine-onde convertisseur continu-continu, en utilisant la diode primaire de serrage peut ainsi inhiber la série inductance de résonance et le pic de tension provoqué par l'oscillation: en augmentant la diode de fixation de D5 dans le transformateur circuit primaire, D6 lorsque l'oscillation se produit peut être serré à la tension primaire, Uin, est serrée à la tension secondaire Uin / K, peut supprimer efficacement la tension d'oscillation transitoire dans la plupart des cas et améliorer l'efficacité du circuit représenté sur la figure.
Toutefois, cette mesure sans tenir compte des effets de supprimer l'inductance de fuite du transformateur lui-même, ou dans l'utilisation de l'inductance de fuite du transformateur plus grande en cas de résonateur de l'inductance de fuite du transformateur, du côté secondaire ne peut pas être supprimée oscillations de commutation de la diode de blocage, et une haute tension et haute situation d'entrée de courant sous D5, D6 conduction de courant excessive , forte fièvre, des diodes de serrage facilement endommagées, le papier des diodes de serrage, par rapport au côté primaire, le circuit redresseur pleine onde pour augmenter la suppression d'oscillations circuit RCD d'amortissement, en cas d'une grande inductance de fuite du transformateur peut garantir la tension ne redresseuse pointe diode ne dépasse pas la valeur de seuil, alors avéré possible de réduire la diode de serrage conductrice de courant, d'améliorer sa fiabilité.
Employé circuit RCD d'amortissement représenté sur la figure 4, lorsque la résonance se produit, l'énergie totale dans la fuite inductance Lleak absorbée par le condensateur d'amortissement Cs et une capacité parasite diode externe CT, Cs est généralement beaucoup plus grande que CT, de sorte que la majeure partie de l'inductance de fuite le flux d'énergie à travers la diode DS1 et l'absorption (ou Ds2) absorbée par Cs, la tension Cs à travers atteint rapidement la tension de crête voulue en l'air, la consommation d'énergie perdue dans la résistance Rs libérer absorbé Cs de sorte que la chute de tension lentement Cs, inhibent l'oscillation de fin.
Pour répondre à la tension de crête pour les exigences de contrainte de tension de diode Dispositif manuel, condensateur d'amortissement Cs devrait réduire au minimum la tension de crête Up, en même temps que la consommation d'énergie dans la résistance Rs est réduite autant que possible afin d'améliorer l'efficacité, la capacité Cs et une résistance Rs devrait satisfait à la condition suivante :
Dans lequel l'inductance de fuite Lleak peut être obtenue en mesurant le courant de recouvrement inverse peut être prévu des moyens manuels pour calculer la taille appropriée en réglant la capacité tension de pic d'absorption Cs à travers le condensateur Up manière souhaitée.
La formule de décharge du condensateur alors apparent:
Dans la formule ci-dessus pour le convertisseur de tension de sortie moyenne Uout, le rapport t de service en fonction de la fréquence de fonctionnement du temps de décharge de la taille du condensateur peut être obtenu; En résumé, par la formule (12) à (14) obtenus à la résistance du circuit de RCD et des paramètres capacité calculées.
Analyse 3 résultats
Pour vérifier la faisabilité de la méthode de calcul de la correction du modèle mathématique décrit ci-dessus les paramètres du circuit RCD d'amortissement, des expériences ont été menées sur le logiciel de simulation Sabre prototype et structures. Cette conception des topologies de convertisseurs DC / DC est sélectionné phase côté primaire décalé pont complet / double alternance redressant le côté secondaire des paramètres de circuit sont suit que: Puissance nominale 500 W, une puissance nominale de 380 VDC / 1,32 A, une puissance nominale de 12 V / 42 A, externe inductance de résonance 22 uH, la fréquence de commutation est de 100 kHz, les paramètres de circuit RCD: Rs est de 500 , Cs est de 220 nF.
La figure 5 est une comparaison de la simulation Saber pris avant et après la forme d'onde de tension diode de redressement circuit RCD, vu depuis le point de vue d'un circuit d'amortissement de RCD dans la tension de crête de résonance est réduite de 82,5 V à 52,4 V, une diminution d'environ 37%.
La figure 6 est une diode de fixation primaire conductrice forme d'onde de courant obtenue en simulation comparatif sabre, la figure montre la correspondante tourné vers le bas à 0,305 Un courant de crête de 0,1 A, a diminué à environ 2/3, la situation sera évident pour améliorer diode de fixation de chaleur améliorer sa fiabilité.
Dans un environnement de prototype, alors que, pour mesurer le front circuit de charge de sortie RCD et à l'arrière de tension de forme d'onde de tension de diode de redressement aux bornes du condensateur Cs et l'absorbant 7 lorsque 12 V / 10 A, comme représenté sur la Fig. 8 comparatif visible avant et après le pic de tension d'un circuit RCD 58 V diminue à 46,7 V, 24,1% réduit efficacement la résonance inhibition de l'inductance de fuite du transformateur lui-même.
8 qui est absorbée par le condensateur Cs tension maximale à l'état stable de 48,8 V, la tension minimale de 42,4 V, jouer un très bon effet de serrage sur la tension aux bornes de la diode de redressement, afin de répondre aux exigences de la contrainte de tension de diode de redressement.
6 diode de fixation de bord centrale conductrice de courant voit en comparant les figures, le circuit RCD amortisseur conçu peut être fortement diminuée diode de fixation de conduction de courant primaire, d'améliorer efficacement les courants élevés et les hautes tensions dans des cas de fièvre de serrage sévères de diode. Bien que le cas où la forme d'onde de tension de la tension aux bornes du condensateur et de l'analyse par absorption à diode est disponible, même si les diodes de serrage à prendre du côté primaire, l'inductance de résonance peut réduire l'effet de la résonance en série, la tension aux bornes de la diode de redressement, mais il y aura toujours grande tension pic, et en prenant les circuits amortisseurs RCD rectifie les pointes de tension à travers la diode peut être réduite d'environ 1/4, supprime efficacement l'influence de l'inductance tension pic transformateur oscillation fuite, améliore grandement l'état de marche des contraintes de tension de diode de redressement, l'inhibition de oscillations ont un bon résultat positif.
4 Conclusion
Cet article analyse l'utilisation secondaire de phase ZVS topologie en pont complet se produit au cours des oscillations de commutation pendant mécanisme de décalage et à deux alternances redressées, et la mise en place d'un modèle mathématique du circuit équivalent, sur une base théorique pour de nouvelles mesures pour supprimer l'oscillation; Second il analyse les diodes de serrage primaire commun schéma de suppression d'oscillation des inconvénients est proposée sur la base d'un circuit RCD amortisseur d'augmentation de sorte que le circuit est adapté pour une inductance de fuite plus importante du boîtier du transformateur, et donne un circuit détaillé du processus de calcul de paramètre de RCD; finale sabre ont été réalisées sur une plate-forme logicielle de simulation prototype 500 W et des expériences pour vérifier la faisabilité et la précision du modèle de calcul: RCD conception de circuit de protection peut réduire considérablement la diode primaire de serrage conducteur de courant, alors que suppress oscillation des pointes de tension ont un effet très positif.
références
perte Yang Zhihua et la puissance de commutation de surtension d'alimentation de la diode de récupération inverse Communication Power Sources, 1998 (12): 5-8.
FATHY K.Procédé nouvelle commutation douce PWM pont complet convertisseur CC / CC en CC ligne de bus série-parallèle commutateur condensateur bord amortisseur de résonance assistée par inductance de fuite du transformateur à haute fréquence .Proceedings de CES / IEEE 5e Conférence internationale électronique de puissance et de contrôle Motior 2006.
Procedures YAN alimentation à découpage Yang DC technologie de commutation douce . Pékin: Science Press, 2000.
mois Shen Liu, Wang Shuqiang, WangLiWei, etc. .DC / inverseur oscillations parasites sortie mécanisme d'inhibition du pont redresseur à courant continu Power Electronics, 2009,43 (10): 83-85.
forces de la peau. Suppress décalage de phase d'oscillation parasite plein pont redresseur à pont de convertisseur ZVS Puissance mondiale, 2006 (6): 1-4.
Chen sécher macro Yanlan Lan, Wang Jian, et plus la diode de courant de phase du transformateur en pont complet à décalage de serrage du convertisseur DC / DC Journal of Chinese Electrical Engineering, 2008 (15): 23-31.
Les pointes de tension de phase et de redresseur à diodes en pont complet décalé choc Research Zhang Wubin, Lvguo Fang Ingénierie, électronique, 2016,24 (1): 191-193.
Informations sur l'auteur:
Il Dewei, Shi Chun, Wu Gang
(Université des sciences et de la technologie École des sciences de l'information et de la technologie de la Chine, Hefei 230026)
