PFC+DAB原理介绍

news2024/9/25 19:21:15

三、PFC+DAB原理介绍

1、PFC工作原理

三相交流电网的一个公认拓扑是三相全桥 PFC。此拓扑也称为 B6 或“三段桥”。如图显示此拓扑仅使用三相交流输入运行。如果需要单相工作模式。可以轻松地通过增加中性线实现

三相电源包含三个交流相位，通常用 L1、L2 和 L3 表示。这三个相位均生成等幅、等频（以地电位为参考）的交流电压。这三个电压的相位彼此相差 120°，

可通过测量三个正弦信号间的相移（以时间为单位）监视三相电源的相序

在正相序的情况下，三相电源的全部三条线路上的电压以 360°为周期，其中 L2 相滞后 L1 相 120°，L3 相滞后 L1 相 +240°。L1 – L2 – L3 的顺序被称为正相序

在负相序或逆相序的情况下，三相电源的全部三条线路上的电压以 360°为周期，其中 L3 相滞后 L1 相 120°，L2 相滞后 L1 相+240°。L1 – L3 – L2 的顺序被称为负相序或逆相序

如果 L1、L2 和 L3 相彼此并行，则称为零相序

2、DAB工作原理

双有源电桥中两个电桥之间的功率传输类似于电源系统中两个电压总线之间的功率流

双有源电桥发生功率传输时, 通过 MOSFET 的开关操作，变压器的初级侧和次级侧产生两个高频方波。这两个高频方波彼此存在相移。功率从超前电桥传输到滞后电桥，通过反转两个电桥之间的相移，可以轻松地更改此功率流方向。因此，可以在双有源电桥中轻松地获得双向功率传输，

（1）开关时序

在单相双有源电桥中，同时控制初级电桥和次级电桥。所有开关都采用 50% 占空比工作。对角开关会一起导通和关断，因此每个电桥的输出都是方波。根据电感器电流波形以及变压器初级侧电压与次级侧电压之间的相移，开关序列分为四个时序

1）时序1

初级侧上的电压 Vp 等于 V1，而次级侧上的电压 Vs 等于 V2。这两个电压之差会出现在漏电感器上，此间隔期间的电流斜率

di/ dt=（V1+ V2） / L

2）时序2

电感器电流为正值。变压器初级侧上的电压为正值，等于 V1，且次级绕组上的电压为正值，等于 V2。因此，这两个电压之差会出现在漏电感器上，并且此间隔期间上升电流的斜率

di/ dt= （V1- V2） / L

3）时序3

电感器电流开始从正峰值下降为负值，在此间隔期间，初级侧上的电压为 –V1，而次级侧上的电压为 V2。这两个电压之差（即 (-V1-V2)）会出现在电感器上。因此，电流会以负斜率下降

di/ dt= -（V1+ V2） / L

4）时序4

电感器电流继续为负值。在此间隔期间，初级侧上的电压为 –V1，而次级侧上的电压为 -V2。这两个电压之差（即 (-V1+V2)）会出现在电感器上。因此，电流会以负斜率下降

di/ dt= -（V1- V2） / L

5）波形图

（2）、零电压开关 (ZVS)

在支路中的一个 MOSFET 关断与另一个 MOSFET 导通之间，存在死区时间。在此死区时间内，存储在电感器中的能量会使 MOSFET 的输出电容放电，并在导通之前使其电压接近零。MOSFET 在导通时，其两端电压接近零的这一现象称为零电压开关 (ZVS)。

由于其中一个电桥中存在自然的滞后电流，电感存储的能量会导致滞后电桥的所有开关和超前电桥的部分开关出现零电压开关现象。这取决于存储的电感能量 (EL = 0.5LI2 )，用于对 MOSFET 的输出电容进行充电和放电 (EC = 0.5CV2 )，这也取决于转换器的负载和输入输出电压比。

1）次级侧的 ZVS 切换 - 电容器

初级侧开关 Q1 和 Q5 继续保持导通，而次级侧开关 Q6 和 Q7 关断，且开关 Q5 和 Q8 导通。最初，当 Q6 和 Q7 导通时，其上的电压为零，而 Q5 和 Q8 阻止了整个次级电压。在死区时间期间，当次级侧的所有开关都关断时，电感器存储的能量使电流循环，从而将 MOSFET Q5 和 Q8 上的电容器放电至零，并将 MOSFET Q6 和 Q7 上的电容器充电至完

2）次级侧的 ZVS 切换 - 二极管

一旦电容器充电和放电，电流必须继续流动。电流将流过二极管 D5 和 D8，从而将 MOSFET Q5 和 Q8 上的电压钳位至零，在下个间隔期间，MOSFET Q5 和 Q8 在零电压条件下导通，从而完全减少导通损耗。靠近二极管的箭头表示二极管导通，而 MOSFET 关断

3）初级侧的 ZVS 切换 - 电容器

次级侧开关 Q5 和 Q8 继续保持导通，而初级侧 Q1 和 Q4 关断，而 Q2 和 Q3 导通。最初，当 Q1 和 Q4 导通时，其上的电压为零，而 Q2 和 Q3 阻止了整个次级电压。在死区时间期间，当初级侧的所有开关都关断时，电感器存储的能量使电流循环，从而将 MOSFET Q2 和 Q3 上的电容器放电至零，并将 MOSFET Q1 和 Q4 上的电容器充电至完整的初级电压。