移相全桥变换器中RC缓冲电路对系统影响机理与优化研究
一文讲解RC电路耦合、相移、滤波、微分、积分
一文讲解RC电路耦合、相移、滤波、微分、积分所谓RC电路,就是电阻R和电容C组成的一种分压电路。
如下图1所示:输入电压加于RC串联电路两端,输出电压取自于电阻R 或电容 C。
由于电容的特殊性质,对下图 (a)和 (b)不同的输出电压取法,呈现出不同的频率特性。
由此 RC电路在电子电路中作为信号的一种传输电路,根据需要的不同,在电路中实现了耦合、相移、滤波等功能,并且在阶跃电压作用下,还能实现波形的转换、产生等功能。
所以,看起来非常简单的 RC电路,在电子电路中随处可见,有必要对它的基本应用加以讨论。
图1 基本RC电路1、RC耦合电路RC耦合电路即阻容耦合电路, 是多级放大器级间耦合方式的基本形式. 如下图 2所示为两级放大器, 第一级的输出电压就是通过如下图 3所示的 RC阻容耦合电路加到第二级上的,其中C = C2, R 为 R5 与 rbe2 + ( 1+β) R6 的并联, Ui就是第一级的空载输出电压, Uo就是第二级的输入电压. 实际上整个放大器的输入耦合电路、输出耦合电路都是一个输出电压取自于电阻的如图3所示的 RC耦合电路. 对这种耦合电路输出电压可表示为:当传输信号的频率很高时,即:f>fL时:Uo=Ui,即第二级得到的输入电压等于第一级的输出电压,耦合电容相当于通路.即这种情况下,RC耦合电路将被传输的信号无衰减地、且无相移地由上级耦合到下级.当被传输信号的频率降低到f=fL时:输出电压的大小等于输入电压大小的1/且相位超前45度.由通频带的概念,这就是下界频率.由上可见,RC电路作为耦合电路,能否将被传送的信号顺利地耦合下去,完全由被传送信号频率和RC电路的参数比较后决定的.一般来说,RC电路的时间τ=RC远大于被传送信号的周期T,即被传输信号的频率远大于由电路参数决定的下界频率时,这种RC耦合电路中的电容相当于通路.图2 两级放大电路图3 RC耦合电路2、RC相移电路RC电路作为二端传输网络,若输出电压取自于电阻,则输出电压的相位超前;若输出电压取自于电容,则输出电压的相位落后.这种超前或落后最大可达90度,但此时输出电压的幅值也趋近于0.一般在电路中,使之信号通过RC电路,既有一定的相移,又有一定的电压幅值,这样RC电路就成了一个相移电路.在电路中,根据需要的不同,将若干节RC电路串联去实现对某一频率的信号进行一定角度的相位移动.图4是一个RC相移式正弦波振荡器电路.三节RC相移电路在振荡电路中既是正反馈网络,又是选频网络,合理选其电路参数,对某一频率的信号通过RC相移电路,使之每一节的平均相移为60度,总相移为180度,从而满足振荡平衡条件,对这一频率的信号发生振荡.3、滤波电路滤波电路是一种能使有用频率信号顺利通过,而对无用频率信号起抑制和衰减作用的电子电路.由于电容阻低频通高频的基本性质,滤波电路的基本组成部分仍是一个RC电路,当输出电压取自于电阻时,它就是一个高通滤波器;当输出电压取自于电容时,它就是一个低通滤波器.为了隔断负载对RC电路的影响,常将RC电路和集成运放组合起来组成有源滤波器,如图5所示为一阶有源低通滤波器电路.将图中的R和C 的位置互换,即得到一阶有源高通滤波器.为了使被抑制的频率成分在截止频率以外衰减更快,可以将几节 RC电路串联使用,而得到高阶有源滤波器,也可将不同性质的RC电路相互串并联使用,得到所谓带通滤波器和带阻滤波器等.图4 RC相移振荡电路图5 一阶低通滤器4、微分电路和积分电路前面三个问题讨论的是不同频率的正弦信号通过RC电路时,电路所反映出的性质.当电路中信号电压发生阶跃变化时,由于电容的充放电的性质,使之被传输的信号发生另一种变化,这就微分电路和积分电路.4.1 微分电路所谓微分电路仍是一节RC电路,输出电压取之于电阻R.当输入电压为阶跃变化的矩形脉冲时,且RC电路的充放电时间常数τ=RC<TK(脉冲宽度)时,能将输入的矩形脉冲变成宽度为τ的尖脉冲.如图6所示,由于时间常数远小于脉冲宽度,脉冲上升沿来到时,电容通过电阻R充电,很快充满,电路中的电流变为零,输出电压变为零,由此在R 上得到一个与上升沿相对应的正的尖脉冲.当脉冲下降沿来到时,电容通过电阻R反向放电,同理放电过程很快,在电阻R上得到一个与下降沿对应的负的尖脉冲.由于通过电容的电流为:图6 微分电路将矩形脉冲变成尖脉冲即输出电压近似与输入电压的微分成正比,微分电路由此得名.为使输出电压不受负载的影响,RC电路跟运放组合接成如图7所示的形式,由于运放反向端虚地,输出电压取之于反馈电阻R.微分电路的本质仍是RC电路,运放在此起隔离和缓冲作用.图7 由运放组成的微分电路4.2 积分电路与微分电路相反,积分电路中输出电压取之与电容.如图8所示,当RC电路的时常数τ=RC>TK(脉冲宽度)时,能将输入的矩形脉冲变成幅度随时间线性变化的锯齿波.由于RC电路的充放电时间常数τ远大于脉冲宽度TK,脉冲上升沿来到时,电容通过电阻R充电,远没有充满,即刚经过充电曲线的起始部分,脉冲下降沿来到,电容又开始放电,远没有放完,又在上升沿作用下充电,由此在电容上得到随时间近似成线性变化的锯齿波电压.图8 积分电路将矩形脉冲变为锯齿波因为τ>TK在输入矩形脉冲的持续时间内,电容上的电压上升不多,即:Uo<UR,则:由此得到:即输出电压与输入电压的积分成正比,由此得名积分电路.同理,为使RC积分电路不受负载的影响,同样跟运放组合接成如图9形式的电路.运放反向端虚地,输出电压取之于电容.可见积分电路的本质仍是RC 电路,运放在此起隔离和缓冲作用.由上讨论可知:微分电路和积分电路从本质来说都是一节RC电路,微分电路中输出电压取之于电阻,其时间常数远小于脉冲宽度.积分电路中输出电压取之于电容,其时间常数远大于脉冲宽度.图9 由运放组成的积分电路除了上述的四种情况以外,还有一种重要的应用,即根据电容充放电时其两端电压的变化情况,在电路中起延时开关作用,在波形产生电路中和定时电路中有着广泛的应用.5、结论RC电路的本质就是一个分压电路,电路中的传输信号、电路状态发生变化时的跃信号都可作为RC 电路的输入电压,根据需要的不同从电阻R或电容C取出输出电压,并根据电容C的充放电性质,巧妙地选取电路参数和电路结构,使RC电路成为电路中信号传输的桥梁,波形变换的转换器,选取有用信号的滤波器或选频网络。
全桥逆变弧焊主电路中RC缓冲电路的分析与设计
变压器原边储能为 W = 1/ 2L r i2 ,这部分能量由 4 个 吸收电阻全部消耗掉 (忽略负载电阻在原边等效电
阻 R 的功率损耗) ,在一个逆变周期中有两次续流
过程 ,周期为 T ,所以
PL
=
W 2T
。
(9)
将主电路参数代入可得 PL = 30. 6 W。
PC 来自于吸收电容 C 充放电 。以 C1 , C3 来计
图 3 IGBT 的 Uce波形示意图 (续流二极管导通) Fig13 Wave of Uce in IGBT(freewheeling diode turns on)
在图 2 中 ,由于吸收回路 RC 的作用 ,在续流过 程中续流二极管始终处于关断状态 ,续流回路未发 生转换 ,减小了 d i/ d t 。这种 RC 参数下不产生 IGBT 的过电压 ,此关断轨迹有利于 IGBT 可靠工作 。
(河海大学 机电工程学院 , 江苏 常州 213022)
摘 要 : 在续流回路中续流二极管的开通与关断均产生负载的巨大变化 ,会给线路带 来一定的 d i/ d t ,它与变压器的漏感 、吸收回路电感以及杂散在线路中的电感作用 ,会形 成电压浪涌 ,给 IGBT 带来电压冲击 ,这不利于 IGBT 的可靠工作 。如果续流二极管始终 处于关断状态 ,则在 IGBT 上不产生过电压 ,这种关断轨迹有利于 IGBT 可靠工作 。建立 了全桥主电路中 IGBT 关断期间的数学模型 ,求解该模型得到 Uce数学解析式 ,得到变压 器的漏感越小 ,IGBT 的 Uce电压越小的结论 。根据具体的主电路参数 ,计算出合理开关 轨迹下的 RC 缓冲电路中的电阻值 ,根据缓冲回路电阻的功率限制和开关轨迹的要求 计算缓冲电容值 ,通试试验证明了 IGBT 关断期间的数学模型是正确的 。 关键词 : 桥式逆变主电路 ; 开关轨迹 ; RC 缓冲电路 ; 电压浪涌 中图分类号 : TG434. 5 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 360X(2007) 03 - 081 - 04
晶闸管保护电路反向极化 rc 缓冲电路
晶闸管保护电路反向极化 rc 缓冲电路导言在电力系统中,晶闸管保护电路是一项非常重要的技术。
晶闸管作为一种常用的功率器件,具备控制电流的能力。
然而,在电力系统中,晶闸管可能会面临反向电压的情况,这就需要采取措施来保护它们免受损坏。
本文将探讨一种常见的晶闸管保护电路,即反向极化 RC 缓冲电路。
反向极化 RC 缓冲电路的基本原理反向极化 RC 缓冲电路是一种常见且有效的晶闸管保护电路。
它采用了简单的电路结构和原理来保护晶闸管。
原理1:使用二极管防止反向电压在反向极化 RC 缓冲电路中,一个二极管被用于防止反向电压。
当晶闸管正常工作时,正向电流将通过晶闸管流动,二极管处于导通状态。
然而,当出现反向电压时,二极管就会截止,有效地将反向电压阻断,保护晶闸管免受损坏。
原理2:使用电容缓冲反向电压在反向极化 RC 缓冲电路中,一个电容被用于缓冲反向电压。
当晶闸管正常工作时,电容将充电,储存电能。
一旦出现反向电压,电容将释放储存的电能,起到缓冲反向电压的作用,保护晶闸管。
反向极化 RC 缓冲电路的设计与实施反向极化 RC 缓冲电路的设计与实施需要考虑多个因素。
下面将对其中的关键要点进行分析。
设计流程1.确定晶闸管的额定电压和电流。
这是设计缓冲电路的基础,因为缓冲电路必须能够承受晶闸管的额定电压和电流。
2.选择适当的二极管。
二极管必须能够承受晶闸管的额定电压和电流,并具备低反向电流的特性。
3.选择适当的电容。
电容必须具备足够的容量来存储电能,同时也要能够承受晶闸管的额定电压。
4.进行电路连接。
将选定的二极管和电容连接在晶闸管的反向电压端,确保电路连接正确并可靠。
5.进行电路测试和调试。
通过实际测试和调试,验证反向极化 RC 缓冲电路的效果。
设计注意事项1.确保二极管具备足够的额定电流和额定反向电压,以确保其正常工作和保护晶闸管。
2.选择合适的电容容量,过小的容量可能无法有效缓冲反向电压,而过大的容量可能导致电路响应时间过长。
rc参数变化对电路响应的影响
rc参数变化对电路响应的影响RC参数是电路中常见的参数之一,对电路的响应起着至关重要的作用。
在电路设计和分析中,我们经常会调整RC参数来实现不同的电路响应。
正是因为RC参数的变化,我们可以影响电路的频率响应、阻尼比、相位延迟等多个方面。
首先,我们来看一下RC参数对电路的频率响应的影响。
在一个典型的RC电路中,当电容和电阻的数值发生变化时,整个电路的频率响应会发生相应的变化。
在频率较低时,电容的阻抗比电阻小,电容器起主导作用;而在频率较高时,电容的阻抗逐渐增大,电阻将起主导作用。
因此,当我们改变RC参数时,电路的频率响应曲线会发生变化,从而影响电路的整体性能。
其次,RC参数的变化也会影响电路的阻尼比。
阻尼比是描述电路振荡衰减速度的一个重要参数。
在一个振荡电路中,通过调整RC参数可以改变电路的阻尼比,从而影响振荡的幅度和稳定性。
当RC参数增大时,电路的阻尼比也会增大,振荡将更快地衰减。
相反,当RC参数减小时,电路的阻尼比也会减小,振荡将更容易产生。
因此,我们可以通过调整RC参数来控制电路的振荡行为,使其符合设计要求。
此外,RC参数的变化还会影响电路的相位延迟。
在一个传输电路中,信号的相位延迟是一个非常重要的性能指标。
通过改变RC参数,我们可以调整电路的相位延迟,以实现信号的准确传输。
当RC参数增大时,电路的相位延迟也会增大,信号传输将更加缓慢。
反之,当RC参数减小时,电路的相位延迟也会减小,信号传输将更加迅速。
因此,我们可以通过调整RC 参数来优化电路的传输性能,提高信号传输的准确性和稳定性。
梳理一下本文的重点,我们可以发现,RC参数的变化对电路响应有着重要的影响。
通过调整RC参数,我们可以实现电路频率响应的调节、阻尼比的控制和相位延迟的优化。
这些不同方面的影响相互关联,共同影响着电路的整体性能。
因此,在电路设计和分析过程中,我们需要充分理解RC参数的作用,灵活运用这些参数来实现电路设计的需求,提高电路性能和稳定性。
rc移相器原理
rc移相器原理RC移相器原理RC移相器是一种电路,它可以将输入信号的相位移动一定的角度,从而实现信号的相位调节。
在电子工程中,相位调节是非常重要的,因为它可以用于控制信号的相对时间,从而实现信号的同步和相位匹配。
在本文中,我们将介绍RC移相器的原理和应用。
RC移相器的原理RC移相器是由一个电容和一个电阻组成的简单电路。
当输入信号通过电容时,它会被延迟一定的时间,这个时间取决于电容的大小和输入信号的频率。
当信号通过电阻时,它会被衰减一定的幅度,这个幅度取决于电阻的大小和输入信号的电压。
因此,RC移相器可以通过调节电容和电阻的大小来控制信号的相位和幅度。
具体来说,当输入信号通过电容时,它会被延迟一定的相位,这个相位可以用下面的公式来计算:φ = arctan(2πfRC)其中,φ是相位延迟的角度,f是输入信号的频率,R是电阻的阻值,C是电容的电容值。
可以看出,当电容的电容值增大或者频率增大时,相位延迟的角度也会增大。
当信号通过电阻时,它会被衰减一定的幅度,这个幅度可以用下面的公式来计算:A = 1 / (1 + 2πfRC)其中,A是信号的幅度衰减比,f是输入信号的频率,R是电阻的阻值,C是电容的电容值。
可以看出,当电容的电容值增大或者频率增大时,信号的幅度衰减比也会增大。
因此,RC移相器可以通过调节电容和电阻的大小来控制信号的相位和幅度。
当需要将信号的相位移动一定的角度时,可以通过调节电容的大小来实现;当需要将信号的幅度衰减一定的比例时,可以通过调节电阻的大小来实现。
RC移相器的应用RC移相器在电子工程中有很多应用,其中最常见的是在滤波器中。
滤波器是一种可以将输入信号中的某些频率成分滤除的电路,它可以用于去除噪声、滤波信号等。
在滤波器中,RC移相器可以用来实现相位补偿,从而提高滤波器的性能。
具体来说,当信号通过滤波器时,它会被延迟一定的相位,这个相位取决于滤波器的频率响应。
如果滤波器的相位响应不是线性的,那么就会导致信号的相位失真。
基于DSP的移相全桥ZVZCS变换器的开题报告
基于DSP的移相全桥ZVZCS变换器的开题报告1. 研究背景随着电力电子技术的不断发展,ZVZCS变换器应用越来越广泛。
其具有高效、高稳定性、高频响应等特点,在太阳能电池电源、电子变压器、新能源发电等领域得到了广泛的应用。
传统的ZVZCS变换器采用了基于传统的控制方法,由于该方法存在着响应速度较慢、稳定性差等缺陷,因此不能满足一些高性能、高效率的应用场合。
基于DSP的移相全桥ZVZCS变换器是一种新型的电力电子变换器,其可以有效的提高系统的响应速度,同时能够保证系统的稳定性和安全性。
因此,该技术在目前的应用中呈现出了良好的前景和发展空间。
2. 研究内容与目的本次研究的主要内容是基于DSP的移相全桥ZVZCS变换器的设计与实现。
该项目旨在实现高效、高稳定性、高群PID(比例、积分、微分)变换器,并采用DSP控制器对其进行控制,以实现高速、高精度和鲁棒性等性能指标。
3. 研究方法本研究采用计算机仿真、实验验证等方法。
在仿真研究中,采用MATLAB 环境下的Simulink模块进行模拟分析,进一步分析系统的控制策略和误差情况。
在实验验证中,采用实际硬件电路进行测试,得到实验数据,分析系统的性能,并对实验数据进行分析,掌握实际电路的特性和优缺点。
4. 研究计划本研究计划分为以下几个阶段:1)文献调研和分析阶段。
了解ZVZCS变换器的基本概念、原理和发展历程,并对基于DSP的移相全桥ZVZCS变换器进行深入研究和分析。
2)系统设计和仿真阶段。
根据文献调研的结果,设计出符合要求的DSP 控制引脚结构,并利用Simulink模块对系统进行仿真,进一步优化系统的性能和控制策略。
3)电路搭建和实验验证阶段。
根据设计结果,搭建实际硬件电路,并进行实验验证,得到实验数据。
4)实验数据分析和系统性能评估阶段。
对实验数据进行分析,进一步了解系统的特性和优缺点,并对系统的各项性能指标进行评估。
5. 预期成果本次研究预计可以通过实验,验证基于DSP的移相全桥ZVZCS变换器的性能指标和稳定性。
全桥变换器原理及设计
❖ 移相控制方式:一个桥臂的两个开关管的驱动信号180度互补导
通且中间有死区,两个桥臂的导通角相差一个相位,即移相角。通过调 节移相角的大小来调节输出电压。
2 PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作过程
D1 C1
Ton
Ts / 2
1 全桥、PS-PWM控制概念之二
❖ PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation):保持Ts不变, 改变Ton调控输出。
❖ PFM(脉冲频率调制Pulse Frequency Modulation):保持Ton 不变, 改变Ts 调控输出。
❖ 实际广泛采用PWM,因为定频PWM开关时:输出电压中的谐
Uc
d
Ug
Uo Uf
Vin/n
谢谢
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140 BUSINESS & FINANCE ICONS
生活
图标元素
生活
图标元素
医疗
图标元素Biblioteka L rlo s s K V in To K 2 L f
4 L r K V in To
3.3整流二极管的换流
❖ 全桥整流 优点:反向电压低(Vsec) 缺点:成本高,压降大
❖ 全波整流 优点:成本低,压降小 缺点:反向电压高(2Vsec)
C Lf
D5
D7
Cf
Vo Rload
D6
D8
D
iD5 iD8 iDR1
单管、双管、四管(电压电流定额相同) 变换器输出功率比较
Vin/2
A
B
Q1
D1
ZVS移相全桥电路尖峰抑制方法的研究
ZVS移相全桥电路尖峰抑制方法的研究杨文铁;耿攀;杨勇;徐正喜【摘要】移相全桥电路开关管的高频通断会产生高频电压振荡和电压尖峰,本文分析了尖峰产生的几个主要原因,给出了相应的抑制方法,并通过试验验证了相关措施的有效性.【期刊名称】《船电技术》【年(卷),期】2013(033)009【总页数】3页(P30-32)【关键词】ZVS移相全桥;死区时间;尖峰抑制【作者】杨文铁;耿攀;杨勇;徐正喜【作者单位】武汉第二船舶设计研究所,武汉430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉430064;武汉第二船舶设计研究所,武汉430064【正文语种】中文【中图分类】TN7090 引言移相全桥电路开关管的高频通断会产生高频电压振荡和电压尖峰,同时变压器漏感或谐振电感与变压器绕组电容和整流二极管的结电容之间也会产生寄生振荡,由此增加了开关管和整流管的电压应力和反向恢复损耗,也带来了严重的电磁干扰问题[1, 2]。
本文主要分析了开关过程中尖峰产生的几个主要原因,提出了尖峰抑制的方法,并通过样机试验证明了相关措施的可行性。
1 死区时间对开关过程的影响移相全桥电路中桥臂的硬开关过程是产生电压振荡和尖峰的主要原因,滞后桥臂相比于超前桥臂更难于实现ZVS。
为了改善的开关过程,实现ZVS,常用的方法是加大谐振电感,或者输出端并联一个假负载以增加谐振电感上的能量,保证有足够的能量延长开关管体二极管导通时间,为桥臂的ZVS创造条件。
下面以滞后桥臂为例分析其死区时间Tdead对开关管实现ZVS的影响。
图1是给出了滞后管Q2开通前的等效电路图,因为Q4的关断,Lr与C2和C4谐振工作,C2放电,C4充电。
滞后桥臂中点B与超前桥臂中点A之间的电压VBA谐振上升, Q2两端的电压谐振下降。
VBA的波形,如图2中曲线1所示。
其中 t1是 Q4关断的时刻,t2是 Q2的体二极管D2导通的时刻,t2’是D2关断的时刻,t2”是VBA谐振下降到零的时刻,ton是开关管Q2的开通时刻,该时刻由 Tdead决定。
rc缓冲电路工作原理
rc缓冲电路工作原理RC缓冲电路是一种常见的电路结构,它能够起到信号放大和隔离的作用。
本文将从工作原理的角度,介绍RC缓冲电路的基本原理和特点。
一、RC缓冲电路的基本原理RC缓冲电路是由电阻(R)和电容(C)组成的一种电路结构。
它的基本原理是利用电阻和电容的特性,来实现对信号的放大和隔离。
在RC缓冲电路中,电阻起到了限流和调整电压的作用,而电容则起到了储存电荷和滤波的作用。
当输入信号通过RC缓冲电路时,会首先经过电阻,电阻会根据电流大小产生一定的电压降,然后再经过电容,电容会根据电荷大小产生一定的电压。
最终,输出信号就是经过放大和隔离后的信号。
二、RC缓冲电路的工作特点1. 放大作用:RC缓冲电路能够根据电阻和电容的特性,对输入信号进行放大。
电阻能够限制电流的大小,而电容则能够储存电荷,从而使得输出信号的幅度变大。
2. 隔离作用:RC缓冲电路能够将输入信号和输出信号进行隔离,使得两者之间没有直接的电路连接。
这样一来,当输入信号存在噪声或干扰时,不会传递到输出信号中,从而保证了输出信号的稳定性和准确性。
3. 频率特性:RC缓冲电路的频率特性是其重要的工作特点之一。
由于电容和电阻对信号的频率有一定的响应特性,因此RC缓冲电路在不同的频率下会有不同的放大和隔离效果。
一般来说,RC缓冲电路对低频信号有较好的放大和隔离效果,而对高频信号则有一定的衰减作用。
4. 相位特性:RC缓冲电路对信号的相位也有一定的影响。
在RC缓冲电路中,电容对信号的相位有一定的延迟作用,这种延迟会导致输出信号的相位与输入信号的相位有一定的差别。
因此,在设计RC 缓冲电路时,需要考虑相位差对系统性能的影响。
三、RC缓冲电路的应用领域由于RC缓冲电路具有放大和隔离的作用,因此在实际应用中有着广泛的应用领域。
以下是几个典型的应用场景:1. 信号放大:RC缓冲电路可以用作信号放大器,将输入信号放大到需要的幅度,以满足后续电路的要求。
2. 信号隔离:RC缓冲电路可以用作信号隔离器,将输入信号与输出信号进行隔离,以防止干扰和噪声的传递。
RC延时电路与RC积分电路RC滤波电路RC移相电路的区别
R C延时电路与R C积分电路R C滤波电路R C 移相电路的区别标准化工作室编码[XX968T-XX89628-XJ668-XT689N]RC积分电路原理如图5所示,电阻R和电容C串联接入输入信号VI,由电容C输出信号V0,当RC??(τ)数值与输入方波宽度tW 之间满足:τ>>t W,这种电路称为积分电路。
在?电容C两端(输出端)得到锯齿波电压,如图6所示。
?(3)t=t2时,VI由Vm→0,相当于输入端被短路,电容原先充有左正右负电?压VI(VI<Vm)经R缓慢放电,VO(VC)按指数规律下降。
?这样,输出信号就是锯齿波,近似为三角形波,τ>>tW是本电路必要条件,因为他是?在方波到来期间,电容只是缓慢充电,VC还未上升到Vm时,方波就消失,电容?开始放电,以免电容电压出现一个稳定电压值,而且τ越大,锯齿波越接近三角波。
输出波?形是对输入波形积分运算的结果,他是突出输入信号的直流及缓变分量,降低输入信号的变化量。
由集成运算放放大器与RC电路构成的积分电路,可以实现接近理想的积分。
RC积分电路常用来构成锯齿波发生器,积分抗干扰电路和补偿电路等。
?*RC延时电路电路原理rc延时电路如图所示电路的延时时田可通过R或C的大小来调整,但由于延时电路简单,存在着延时时间短和精度不高的缺点。
对于需要延时时间较长并且要求准确的场合,应选用时司继电器为好。
在自动控制中,有时为了便被控对象在规定的某段时间里工作或者使下一个操作指令在适当的时刻发出,往往采用继电器延时电路。
图给出了几种继电器延时电路。
图(a)所示电路为缓放缓吸电路,在电路接通和断开时,利用RC的充放电作用实现吸合及释放的延时,这种电路主要用在需要短暂延时吸合的场合。
有时根据控制的需要,只要求继电器缓慢释放,而不允许缓慢吸合,这时可采用图(b)所示的电路。
当刚接通电源时,由于触点KK一l为常开状态,因而RC延时电路不会对吸合的时间产生延时的影响,而当继电器K。
rc移相电路原理
rc移相电路原理RC移相电路原理。
RC移相电路是一种常见的电子电路,它可以实现信号的移相功能。
在很多电子设备中都可以看到它的应用,比如在滤波器、振荡器、控制系统等方面。
本文将介绍RC移相电路的原理及其应用。
首先,我们来了解一下RC移相电路的基本原理。
在电路中,电容和电阻是两种常见的元件,它们分别具有存储电荷和阻碍电流的特性。
当它们结合在一起时,就可以构成一个RC移相电路。
在RC 移相电路中,电容和电阻的作用是相互协调的,电容可以存储电荷并且可以让电流延迟,而电阻则可以限制电流的大小。
通过合理地选择电容和电阻的数值,就可以实现对信号相位的移动。
在RC移相电路中,当输入信号经过电容和电阻后,会产生一个移相的效果。
具体来说,当输入信号为正弦波时,经过RC移相电路后,输出信号的相位会相对于输入信号发生一定的变化。
这种移相的原理可以应用在很多领域,比如在无线通信中可以用来调整信号的相位,从而实现信号的解调和调制。
除了在通信领域,RC移相电路还可以应用在信号处理中。
在音频设备中,我们常常会用到相位移动器来调整音频信号的相位,从而实现音频效果的增强和改变。
而相位移动器中的核心部分就是RC移相电路。
通过调整电容和电阻的数值,可以实现对音频信号相位的精确控制,从而实现不同的音效效果。
此外,RC移相电路还可以应用在控制系统中。
在控制系统中,相位的移动对于系统的稳定性和响应速度有着重要的影响。
通过引入RC移相电路,可以实现对控制系统相位的调整,从而提高系统的性能和稳定性。
总的来说,RC移相电路是一种非常重要的电子电路,它可以实现信号相位的移动,广泛应用在通信、信号处理、控制系统等领域。
通过合理地设计和应用RC移相电路,可以实现对信号相位的精确控制,从而实现不同领域的需求。
希望通过本文的介绍,读者对RC移相电路的原理和应用有了更深入的了解,同时也能够在实际应用中灵活运用RC移相电路,为电子设备的设计和应用提供更多的可能性。
rc移相电路原理
rc移相电路原理RC移相电路原理。
RC移相电路是一种常用的电子电路,它可以实现信号的移相功能,广泛应用于通信、控制系统等领域。
本文将介绍RC移相电路的原理及其工作特性。
首先,我们来看一下RC移相电路的基本结构。
它由一个电阻和一个电容组成,通常被连接在一个放大器的反馈回路中。
当输入信号经过放大器放大后,输出信号经过RC移相电路后,相位会发生改变。
这种移相电路可以将输入信号的相位延迟一定的角度,从而实现信号的移相功能。
在RC移相电路中,电阻和电容的数值决定了移相的角度。
当电容的阻抗与电阻的阻抗相等时,移相角度为45度。
当电容的阻抗远大于电阻的阻抗时,移相角度接近90度。
通过调节电阻和电容的数值,可以实现不同的移相角度,从而满足不同的应用需求。
另外,RC移相电路还具有一定的频率特性。
在不同的频率下,移相角度会发生变化。
当频率增大时,移相角度会逐渐减小,直至趋近于0度。
这是因为在高频下,电容的阻抗远小于电阻的阻抗,导致移相角度减小。
因此,在设计RC移相电路时,需要考虑输入信号的频率范围,以确保移相角度的稳定性。
此外,RC移相电路还具有一定的相位失真和幅度失真。
由于电阻和电容的实际特性,会导致信号在移相过程中产生一定的相位偏差和幅度衰减。
因此,在实际应用中,需要对移相电路进行补偿,以减小相位失真和幅度失真,提高信号的移相精度和稳定性。
总之,RC移相电路是一种常用的移相电路,它通过电阻和电容的组合实现信号的移相功能。
在设计和应用时,需要考虑电阻和电容的数值、频率特性以及相位失真、幅度失真等因素,以确保移相电路的性能和稳定性。
希望本文对RC移相电路的原理有所帮助,谢谢阅读!。
rc移相器原理
rc移相器原理RC移相器是一种简单的电路,用于将输入信号相位转移一定角度。
它的基本构造元件有一个电容和一个电阻,常用于集成电路中。
RC移相器的原理可以通过简单的示意图表示。
输入信号被加入到电容器的一个端口,另一端口与接地连接。
输出信号则从电容器的另一端口传出。
整个电路被称为移相器,因为它将从输入信号传递到输出信号的相位转移。
当输入信号通过电容器流过时,电容器存储电荷并建立电荷电势差。
这个电势差随着时间的推移而变化。
由于电容器的电压是电荷电势差的积分,因此电容器的电压将随着时间的推移而变化。
这个变化的电压被传送到电容器的输出端口。
当电容器的电压达到正极性时,输出信号与输入信号是同相的。
当电容器的电压达到负极性时,输出信号与输入信号相反相位。
电容器上的电荷和电势随着时间的推移而逐渐变化,所以输出信号的相位也会随着时间的推移而变化。
这个移相器的相位移动程度取决于电容器和电阻的数值。
如果电容器的值增大,相位移动的程度也会增大。
如果电阻的值增大,相位移动的程度也会减小。
可以通过调整电阻或电容器的数值来实现所需的相位移动。
在实际应用中,RC移相器被广泛用于电路中的相位调整和滤波器设计。
由于它的简单性和实用性,在广泛应用的集成电路领域中,RC移相器是最常用的电路之一。
RC移相器是一个简单而实用的电路,它可以将输入信号的相位移动在所需范围内。
通过调整电容和电阻的数值,可以实现所需的相位移动,以适应特定应用的要求。
RC移相器也被广泛用于信号处理和信号调节。
在正交调幅(QAM)通信系统中,移相器被用来控制相位,以实现不同调制格式下的高效传输。
在相位锁定回路中,移相器被用来解决信号衰减和相位耦合等问题,确保系统稳定运行。
在滤波器设计中,RC移相器也被广泛应用。
在低通滤波器中,移相器被用于降低高频噪声的干扰,以保证信号品质。
在带通和带阻滤波器中,移相器被用来控制相位,以实现所需的频率响应。
在音频和音响系统中,移相器被用来调节声音音色,以提高音质。
《基于扩展移相控制的双有源桥复合优化策略的研究》范文
《基于扩展移相控制的双有源桥复合优化策略的研究》篇一一、引言随着电力电子技术的不断发展,双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)拓扑因其高效、灵活的功率传输特性,在电力转换系统中得到了广泛应用。
然而,传统的DAB控制策略在面对复杂多变的工作环境时,仍存在一定程度的效率损失和稳定性问题。
为此,本文提出了一种基于扩展移相控制的双有源桥复合优化策略,旨在进一步提高DAB系统的性能。
二、双有源桥(DAB)技术概述双有源桥拓扑是一种常用的直流-直流转换器拓扑结构,其通过两个桥式电路进行能量传输。
这种拓扑具有双向性、高效率、低电磁干扰等优点,在可再生能源并网、电动汽车充电设施、分布式电源系统等领域有着广泛应用。
三、传统移相控制策略及其局限性传统的移相控制策略通过调整两个桥臂之间的相位差来控制功率传输。
然而,在面对负载变化、输入电压波动等复杂工况时,传统策略的响应速度和稳定性可能受到影响,导致效率降低和系统性能下降。
四、扩展移相控制策略的提出针对上述问题,本文提出了一种扩展移相控制策略。
该策略通过引入额外的控制变量,如占空比、频率等,实现对DAB系统的复合优化。
通过精确控制这些变量,可以有效提高系统的响应速度和稳定性,从而降低功率损耗,提高系统效率。
五、复合优化策略的实现与仿真分析(一)实现方法本文所提出的复合优化策略通过数字控制器实现。
首先,通过实时监测系统的工作状态,获取负载变化、输入电压等信息。
然后,根据这些信息调整扩展移相控制的参数,以实现最优的功率传输。
此外,还采用了现代控制理论中的一些先进算法,如模糊控制、神经网络等,进一步提高系统的自适应性和鲁棒性。
(二)仿真分析为了验证所提出策略的有效性,本文进行了详细的仿真分析。
通过对比传统移相控制策略和扩展移相控制策略在负载变化、输入电压波动等工况下的性能表现,发现本文所提出的策略在提高系统响应速度、降低功率损耗、提高系统效率等方面具有显著优势。
rc缓冲电路和rcd缓冲电路工作原理 -回复
rc缓冲电路和rcd缓冲电路工作原理-回复RC缓冲电路和RCD缓冲电路是常见的电子电路,用于对信号进行放大和处理。
它们的工作原理有所不同,在本文中,我将一步一步地解释它们的工作原理,并讨论它们的应用和优缺点。
首先,我们先来了解一下RC缓冲电路的工作原理。
RC缓冲电路是一种基于电容和电阻的简单电路,常常用于信号放大和滤波。
它由一个电容和一个电阻组成,其中电容用于储存电荷,而电阻用于控制电流的流动。
当输入信号进入RC缓冲电路时,它会被电容储存起来,并通过电阻进行放大。
因此,RC缓冲电路可以将输入信号放大,并且对信号进行平滑和滤波。
接下来,让我们来看一下RCD缓冲电路的工作原理。
RCD缓冲电路是一种基于电容、电阻和二极管的电路,它也用于信号放大和处理。
与RC缓冲电路不同的是,RCD缓冲电路中加入了一个二极管。
这个二极管的作用是控制电流的流向,从而实现对信号的放大和处理。
当输入信号进入RCD 缓冲电路时,它会通过电容和电阻被放大,然后再由二极管控制电流的流向。
这样,RCD缓冲电路可以将输入信号进行放大,并且对信号进行反向或正向的处理。
RC缓冲电路和RCD缓冲电路在实际应用中有着各自的优点和缺点。
首先,RC缓冲电路的优点是结构简单、成本低廉,并且对信号的放大和滤波效果较好。
它常常用于音频放大和信号处理的应用中。
然而,它的缺点是对于低频信号的放大效果不是很好,并且可能会导致相位延迟和信号失真。
相比之下,RCD缓冲电路对于低频信号的放大效果较好,并且具有更好的频率响应和相位特性。
它适用于大多数信号处理应用,例如音频放大和高频信号滤波。
然而,RCD缓冲电路相对复杂,成本较高,并且在高频信号处理时可能会出现非线性失真。
总之,RC缓冲电路和RCD缓冲电路是常见的电子电路,用于对信号进行放大和处理。
它们的工作原理分别基于电容、电阻和二极管的特性,并通过对电流和电荷的控制来实现对信号的放大和处理。
尽管它们在应用和性能方面存在一些差异,但它们都是有用的工具,可以被广泛应用于电子设备和通信系统中。
全桥变换器的RCD缓冲电路
RCD吸收电路的二极管上面的两个反了. 回复第8帖
第9帖 powerlearn 称号:排长 电源币:108
/23-418160.html
4/28/2010
w
页码,5/14(W)
反了?不会吧!请指教 回复第9帖
·5.0-6.5W以太网供电DC/DC转换器应用设计技巧
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·电源管理:最大化从满负载到空负载时的AC/DC效率 ·
·有关功率因数校正的几个小知识
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·Intersil电源模块:仅需3个外围器件就可完成电源… ·
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powerlearn 称号: 排长 电源币:108
回复第6帖 第7帖 powerlearn 称号:排长 电源币:108
呵呵!大家多多交流嘛!有什么不当的地方就指正! 我母线电压是400VDC,PFC升压后得到的,用的管子耐压值900V,加这个缓冲电路是为 了
回复第7帖 第38帖 zhouqiaoju 称号:工兵 电源币:45
推荐一个耐压高一点的IC
第10帖 msz181818 称号:团长 电源币:887 就用一只电容串一只电阻或就用一只电容并在线圈两端就可以了 回复第10帖 第11帖 powerlearn 称号:排长 电源币:108 哦!你的意思是不是将四个二极管全部去掉就可以了?还是在变压器的上下两端加一个电 回复第11帖 第12帖 msz181818 称号:团长 电源币:887 是总共只用一只电容 回复第12帖 第13帖 powerlearn 称号:排长 电源币:108 因为我设计的功率也挺大的,所以想用前面提到的缓冲吸收,也就是每一个功率管 握这个设计方法,所以请高手指点!ytdfwangwei总工程师说我上面两个管子的二 好像是吸收尖峰电压的,和RCD作用不同,RCD是降低功率管开关损耗吧,如果我 回复第13帖 第14帖 msz181818 称号:团长 电源币:887 用一只电容就能降低开关管的关断损耗了 回复第14帖 第15帖 powerlearn 称号:排长 电源币:108 非常感谢msz181818工程师,晚辈有一两个疑问,请指点: 1.如果只是在母线之间并一个无感大电容,那怎么样计算这个电容的容值 2.如果我用我上面设计的RCD缓冲吸收(C3和C4对应的二极管方向按照 设计可以按照以上的李爱文老师一书的计算公式么?谢谢了 回复第15帖 第16帖 powerlearn 称号:排长 电源币:108 自己顶 回复第16帖
rc移相电路基本原理
rc移相电路基本原理RC移相电路是一种常见的电子电路,它在许多电子设备中都有着重要的应用。
本文将介绍RC移相电路的基本原理,以帮助读者更好地理解和应用这一电路。
首先,我们来了解一下RC移相电路的基本组成。
RC移相电路由电阻(R)和电容(C)组成,通常被用来实现信号的移相功能。
在RC移相电路中,电阻和电容的作用是不可或缺的。
电阻的作用是限制电流的流动,而电容则可以存储电荷并在需要时释放电荷。
这两个元件的相互作用使得RC移相电路能够实现信号的移相。
其次,我们来讨论RC移相电路的工作原理。
在RC移相电路中,当输入信号通过电容时,会发生相位延迟。
这是因为电容会对输入信号进行积分运算,使得输出信号的相位发生变化。
而电阻则会影响信号的幅值,使得输出信号的幅值发生变化。
通过合理选择电阻和电容的数值,可以实现不同程度的相位移动,从而满足不同的应用需求。
另外,我们需要了解RC移相电路的应用。
RC移相电路常常被用于振荡电路、滤波电路和信号处理电路中。
在振荡电路中,RC移相电路可以实现正弦波信号的产生,而在滤波电路中,它可以实现对特定频率信号的滤波处理。
此外,RC移相电路还可以被用于信号处理电路中,实现信号的相位调整和延迟。
最后,我们需要注意一些关于RC移相电路的注意事项。
首先,选择合适的电阻和电容数值非常重要,它们直接影响着RC移相电路的性能。
其次,需要注意电路中的功率损耗和热效应,合理设计电路结构可以降低这些不良影响。
最后,需要注意电路的稳定性和可靠性,避免电路出现不稳定或失效的情况。
总之,RC移相电路是一种常见且重要的电子电路,它在许多领域都有着广泛的应用。
通过了解RC移相电路的基本原理和工作原理,我们可以更好地理解和应用这一电路,为电子设备的设计和应用提供帮助。
希望本文能够对读者有所帮助,谢谢阅读!。
移相全桥变换电路尖峰产生及抑制机理研究
移相全桥变换电路尖峰产生及抑制机理研究作者:傅文珍,周丰来源:《科技创新导报》 2011年第5期傅文珍周丰(嘉兴学院浙江嘉兴 314000)摘要:本文分析了应用于焊接和通信技术电源的移相全桥变换器电压、电流尖峰产生机理及抑制措施;进一步总结了几种常见电压、电流尖峰抑制措施,并结合1.8KW通信电源的实验证明加缓冲电容器抑制电压尖峰的有效性。
关键词:移相全桥变换器电压尖峰电流尖峰抑制措施中图分类号:TM7 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2011)02(b)-0042-02引言传统移相全桥DC/DC变换器软开关实现靠变压器漏感和开关管寄生电容。
这种电路简单易实现但仍存在缺陷:如轻载时滞后桥臂难于实现ZVS、占空比丢失严重等。
改进全桥电路拓扑有NhoE.C.电路[1],ChenK电路[2],原边加隔直电容和饱和电感FB-ZVZCS-PWM[3],副边有源箝位开关FB-ZVZ CS-PWM[4],带输入滤波电感全桥电路[5]等。
随着软开关技术和高频技术发展,对开关器件高效性提出更高要求。
效率可用输入输出电压电流计算。
因此,减少开关管电压电流尖峰可以有效减少开关损耗。
尽管改进方法不断,但还不能满足需要,特别在高频切换下MOSFET自身寄生电感电容,变压器涡流等使全桥变换器工作十分复杂,从而引起电压和电流尖峰。
1 电压尖峰产生机理分析电压尖峰产生机理,主要有以下几种:(1)开关管通断引起电压尖峰:移相全桥变换电路如图,Lp是线路引线寄生电感,Q1-Q4为开关管,D1-D4为开关体二极管,C1-C4为开关寄生电容。
如图1所示。
(2)开关管体二极管引起电压尖峰:开关管导通,体二极管承受反压而关断。
体二极管一般为慢恢复型,承受很小反压下,开关关断之前很难抽走反向电荷,此剩余电荷将通过开关管结电容产生一压降,从而产生电压尖峰。
(3)副边整流二极管电压尖峰:如图1,Lr为变压器漏感,参与谐振。
为实现滞后桥臂ZVT,在滞后桥臂中点和漏感之间再串联一个较大辅助谐振电感,使得原边电感量加大。
带箝位二极管移相全桥(PSFB)变换器整流二极管振荡研究
带箝位二极管移相全桥(PSFB)变换器整流二极管振荡研究李琳【摘要】本文详细分析了原边带箝位二极管PSFB变换器抑制后级整流二板管振荡的工作原理,说明了箝位二极管的箝位作用,并研究了在CCM和DCM不同情况下的箝位效果,经过理论分析认为箝位效果是不一样的.并研制了一台1.5kW的PSFB变换器进行了实验验证,实验结果表明了理论分析的正确性.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2014(022)002【总页数】4页(P91-94)【关键词】移相全桥变换器;箝位二极管;寄生振荡;零电压开关【作者】李琳【作者单位】西安理工大学高科学院,陕西西安710109【正文语种】中文【中图分类】TM46在大功率场合中,移相全桥变换器应用十分广泛。
该变换器可以利用谐振电感与开关管的寄生电容发生谐振来实现开关管的零电压开关[1]。
但是由于输出整流二极管不是工作在软开关状态[2],存在反向恢复,在输出整流二极管反向恢复时,谐振电感和整流二极管的寄生电容发生谐振,引起整流二极管上的电压振荡和电压尖峰[3-4]。
原边加二极管箝位缓冲电路能够抑制整流桥寄生振荡,减小二极管两端承受的尖峰电压,而且结构简单,没有额外的损耗,因此原边加二极管箝位缓冲的电路得到了广泛的应用[5-6]。
但是发现这种电路在电流连续和电流断续时工作情况有所不同,因此本文对其在DCM和CCM下的不同工作情况下进行了分析。
并通过搭建试验平台对理论分析进行了实验验证。
1 带有箝位二极管的ZVS PSFB变换器工作原理原边带箝位二极管的ZVS PSFB变换器的主电路拓扑如图1所示,该变换器在一个开关周期中有18种开关状态[7]如图2所示。
在分析之前,做出如下假设:1)除输出整流二极管外,所有开关管,二极管均为理想器件;2)所有电感,电容,变压器均为理想元件;3)C1=C2=Clead,C3=C4=Clag;4)整流二极管等效为一个理想二极管和一个电容并联,且CDR1=CDR2=CDR3=CDR4;5)Lf≥Lr/k2,其中 K为变压器原副边匝比。
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移相全桥变换器中RC缓冲电路对系统影响机理与优化研究朱国荣;陈铭;徐小薇;杨志;王婷婷;黄华芳【摘要】移相全桥ZVS变换器副边整流二极管电压应力较高,需要设计缓冲电路来保证系统性能.然而,加入RC缓冲电路的变换器在某种工作模式下近似为LCL三阶谐振系统,导致接近开关频率的谐振甚至在整流二极管两侧产生更高的电压应力.通过建立移相全桥ZVS变换器在能量传输模式期间的等效电路模型,揭示RC缓冲电路对系统稳定性产生影响机理及电路参数对振荡的影响规律,通过分析选取合理的RC缓冲电路参数,不仅有效降低整流二极管电压应力,同时抑制由缓冲电路带来的振荡问题,进而提高系统的效率.设计了一个3.2 kW(10 A,320 V)的实验样机,验证了理论分析的正确性.%There are high voltage stress through rectifier diodes in phase-shifted full-bridge ZVS converter,so snubber circuit is needed to ensure performance of the system.Therefore,converter with RC snubber circuit in some cases becomes third-order unstable system,which leads to resonance close to switching frequency and even higher voltage stress through diodes.Equivalent circuit model during the energy transfer mode of phase-shifted full-bridge ZVS converter was established,and mechanism of how the RC circuit effect stability of the system and principle of how circuit parameters affect the oscillation were revealed.By analyzing and selecting appropriate parameters of RC snubber circuit,not only can the voltage stress of rectifier diodes in the transformer secondary side be inhibited,but also the oscillation brought by RC circuit be solved.In addition the efficiency of the whole system can be improved.A prototype of 3.2 kW(10 A,320 V)was designed to verify the theoretical analysis.【期刊名称】《电机与控制学报》【年(卷),期】2017(021)003【总页数】7页(P71-77)【关键词】移相全桥;等效模型;RC缓冲电路;电压振荡【作者】朱国荣;陈铭;徐小薇;杨志;王婷婷;黄华芳【作者单位】贵州理工学院电气工程学院,贵州贵阳550003;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;武汉理工大学自动化学院,湖北武汉 430070;贵州理工学院电气工程学院,贵州贵阳550003;天津科技大学电子信息与自动化学院,天津300222【正文语种】中文【中图分类】TM131移相全桥ZVS变换器在中大功率电源中应用广泛,然而由于变压器副边的整流二极管不能实现ZCS关断,二极管的反向恢复过程造成了严重的电压尖峰,从而增大了二极管的电压应力,降低了变换器整体的效率,甚至影响系统正常运行[1-3]。
为了解决这一问题,大多采用含有电容元件的缓冲吸收电路[4-6]。
其中,抑制效果较好的电路有RC缓冲电路结构简单,成本最低,存在功耗;RCD缓冲电路含有一个二极管,存在功耗;用MOSFET构成的有源箝位电路需要增加一套控制和驱动电路,增加了系统的复杂性同时也降低了系统整体效率;折中考虑复杂性,可靠性和效率, RC缓冲电路是较理想的选择。
设计良好的RC缓冲电路的确可以抑制二极管关断瞬间的电压尖峰。
然而在移相全桥ZVS变换器中,由于谐振电感和输出LC低通滤波器的存在,再将变压器分布参数和缓冲电路考虑在内,变换器则近似等效为一个高阶的LCL二端口网络。
如果RC缓冲电路仍然按照传统的方法来设计参数,电路可能会发生不必要的谐振,不仅导致整流二极管电压应力升高,降低整流二极管的可靠性,而且使得变压器原副边电压出现严重的振荡,增加变压器的损耗,降低系统的效率。
在对LCL结构的研究中,较多的是在三相LCL并网滤波器中的研究。
LCL滤波器抑制高次谐波能力较强,然而对于某一特定频率的谐波,总阻抗接近零,不仅不能抑制,反而会将其放大,从而导致变换器系统的不稳定[7-10]。
为了抑制LCL结构的谐振尖峰,就要增加在谐振频率处的阻尼,可以采用的方式有有源阻尼和无源阻尼两种[7]。
有源阻尼的方法是通过增加控制电路来解决谐振问题,虽然不会增加电路本身的损耗,但是额外增加的控制电路增加了电路复杂性和成本,且不如无源阻尼可靠。
而缓冲电阻就是天然的无源阻尼,采用无源阻尼的方式不需再增加硬件,只需合理配置RC参数,使得谐振被抑制的同时尽量减小阻尼电阻上的损耗,就可以实现最可靠最简便的设计。
本文将RC缓冲电路考虑在内,建立移相全桥变换器的电路模型,定量地分析了这种谐振的频率、增益及产生损耗与缓冲电路参数的关系,根据这个关系,提出一种RC缓冲电路设计与参数选取思路,用来指导RC缓冲电路参数的设计,不仅能有效地发挥电路自身抑制反向恢复尖峰的作用,而且可避免不必要的谐振带来的各种弊端,提高变换器效率。
图1是移相全桥ZVS电路拓扑,其中Vd是直流电源,Q1-Q4是四个开关管,Lr 是谐振电感,Cb是隔直电容。
vp和vs分别是变压器原边和副边绕组两端的电压。
D5-D8是整流二极管,缓冲电路中,CS5=CS6=CS7=CS8=CS,RS5=RS6=RS7=RS8=RS。
Lf是输出滤波电感,Co是输出滤波电容,Ro是负载。
当Q1和Q4均导通期间,变压器副边整流二极管D5和D8导通,此时变换器工作在能量传输模式(电源向负载供电),理想情况下,整流二极管D6和D7承受反向电压即为变压器副边电压vs,此时对应的两组RC缓冲电路中的电容CS6和CS7的电压保持最大值vs。
当Q2和Q3均导通期间,变压器副边整流二极管D6和D7导通,D5和D8承受反压,理论上,CS5和CS8亦保持最大电压vs。
此时,变换器的工作模式和上述的工作模式一致。
在这两种模式下,将所有变压器二次侧的元件参数折算到一次侧,原副边变比为N,考虑变压器原边的漏感Llk和寄生电容Cp,将变换器简化为如图2所示的电路模型,其中,Vin是桥臂中点电压,r是线路的等效电阻。
在等效模型中,L1是谐振电感与漏感的和,C2等于变压器寄生电容Cp,C1和C3是副边电容折算到原边的等效容值,R1和R是副边电阻折算到原边的等效电阻值。
此时等效电路为一个五阶的电路模型,变压器原边的电压为v,根据图2可以得到v相对于桥臂中点电压Vin的传递函数为:L1L2C1C3R,L2C1C2R1r+L2C2C3Rr+L2C1C3RR1+L2C1C3Rr,L2C1R1+L2C1r+L2C3R+C1C2RR1r+C1C3RR1r,为了进一步量化分析,电路中的一些元器件的规格和参数在表1中给出,其中RC 缓冲电路的参数由缓冲电路的设计原则得到,即由固有杂散电感、电感初始电流和电容初始电压计算出所需的缓冲电容范围,在保证RC充放电时间常数足够小的条件下,尽可能减小电容吸收的功率,因为这部分功率最终会损失在缓冲电阻上。
根据上表的参数和上面五阶电路的传递函数G(s),利用Matlab绘制得到的Bode 图(如图3所示)。
从Bode图可以看出,变压器原边电压存在两个频率振荡且振荡频率分别为f1=600 Hz和f2=100 kHz。
f1是输出滤波截止频率,比开关频率低两个量级,在几个开关周期内对系统的影响可以忽略。
f2处存在谐振尖峰,且开环相位接近-180°,谐振频率处于开关频率数量级,对系统影响较大,是研究重点。
然而由于系统的等效电路模型是一个复杂的五阶模型,难以进行定量分析。
考虑到模型中折算至变压器原边的寄生电容C2远小于C1,因此可忽略C2,将五阶模型简化成如图4所示的四阶等效模型。
由此可以求得四阶模型的变压器原边电压v'相对于桥臂中点电压Vin传递函数为:L2C1C3Rr,L2C1r+L2C3R+C1C3RR1r根据图(3)和表(1)的参数重新绘制Bode图如图5所示。
可以看到四阶模型的Bode图与五阶模型的Bode图在1 MHz以下的中低频段完全一致,同样地,在100 kHz处存在尖峰,且开环相位接近-180°。
因此在分析RC缓冲电路对变压器原边电压波形的影响的问题上,可忽略变压器的寄生电容造成的影响。
根据求得的四阶模型中变压器原边电压v′对输入电压Vin的传递函数可求解传递函数的极点。
求解方程可以得到振荡频率为:根据表1中的参数计算出的两个频率分别对应图3和图5中的两个谐振尖峰频率f1和f2,其中f1=600 Hz是系统输出滤波LC谐振频率,带来的影响可以忽略,而f2=100 kHz的振荡是由缓冲电路中的电容和主电路中的两个电感发生LCL谐振而产生。
利用Matlab中SIMULINK仿真工具对系统进行仿真分析得到变压器原边的电压v′波形如图6所示。
从上述波形可以看出变压器原边电压存在100 kHz的振荡,与求解传递函数极点得到的振荡频率一致。
这种振荡不仅增加了变压器自身的损耗,而且增加了整流二极管的电压应力,从而增加了成本也降低了系统效率。
因此,从式(6)可知通过调整谐振参数L1、L2或C1均可改变谐振频率,然而L1和L2均为根据实现ZVS 要求、占空比丢失限制和输出滤波要求设计的,C1是综合二极管关断尖峰抑制要求、开关频率以及效率等多方面设计原则得到。
因此可以考虑通过调节RC缓冲电路电阻的大小,以无源阻尼的方式来抑制这种振荡。
增大缓冲电阻后G′(s)的Bode图如图7所示,可以看出100 kHz处振荡尖峰得到明显抑制,同时相位裕度足够大,系统稳定性得到提高。