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移相全桥DC-DC,输出电压在开关切换时产生振荡

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wb547443498
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LV4
初级工程师
  • 2019-7-3 16:28:10
世纪电源网的各位前辈,小弟是一名研二学生,现在做实验遇到了问题,特地来此请教给位前辈。一、电路拓扑
双有源桥直流变换器双向功率流电路拓扑,如图1所示。由一个高频变压器T、电感L(包括变压器的漏感)、变压器两侧的有源全桥、输入电压源U1输出电压源U2支撑电容C1C2构成。可以根据变换器两边能量的需求关系来控制传输功率的大小和方向。
变换器工作在正向功率流时:每组桥臂的上下开关管互补导通(理想情况下忽略死区),原边全桥的对角开关管之间存在一个移相占空D1S4上升沿比S1上升沿滞后D1Ths,其中Ths为半个开关周期。副边全桥的对角开关管之间没有移相,每组对角线导通180°两个全桥之前存在移相占空D2S5上升沿比S1上升沿滞后D2Ths
QQ图片20190703160613.png
QQ图片20190703160858.png


二、PCB
1、原理图
图片3.png
PCB
图片4.png
[tr][/tr]
  



2、实物图
图片5.png

三、主要器件参数
开关管(八个管子一样):
碳化硅管C3M0065090D  COSS =60PFtrr=30nsIrrm=7.5A   
变压器:
磁芯:铁氧体PM62/49,变比:1:1.8,原边自感:2mH,原边漏感:1.5uH,副边自感:800uH,副边漏感:500nH
电感:
L=150uHR=0.244
隔直电容:
Cgb1:CBB电容,容值为6.8u
Cgb2:CBB电容,由两个电容并联,6.85u并联10u16.85u
支撑电容:
电解电容:C1=C2=470u
开关频率及死区:
频率为50kHz,死区时间为200ns
指标:
输入电压:400VDC,输出电压:200VDC

四、实验波形
  整个实验过程采用风冷,器件温度正常。
  1、未上电时的驱动波形,从上到下依次是S1~S4,S5~S8和某一个开关的上升下降时间,可以看出驱动正常,没有波动,桥臂死区存在,开关上升和下降正常。
图片6.png 图片7.png 图片8.png


2、上电时(此时输出电压为205V,功率为1.6kW)的驱动波形,从上到下依次是S1~S4,S5~S8,电感电压VL,变压器原边中点电压VAB,变压器副边中点电压VCD。可以看出驱动在各个开关切换点出现震荡,各电压也在开关切换点出现震荡。
图片9.png 图片10.png 图片11.png



其震动点波形依次展开如下,发现震荡主要出现在开关切换点的死区内。
图片12.png 图片13.png 图片14.png



其电压应力如下,分别是S1~S4,S5~S8,其应力大小基本正确,除了振荡点外。
图片15.png 图片16.png 图片17.png



该图从上到下依次是输入电压,输出电压,后面两个是驱动,可以看出,输出电压和输入电压都有振荡。

共有两种振荡,这是输出电压第一种振荡的展开,发现其振荡频率约为26MHz,不过展开另一种小的振荡并没有发现有规律的振荡频率。
图片18.png



下图是单个周期的展开和细节展开,前三个图从上到下依次是S1~S4,S5,S6,输出电压,输入电压,电感电压和电感电流。后三个图是S5关断,S6开通时刻的展开。可以发现,振荡就发生在死区之间  
图片19.png 图片20.png 图片21.png

图片22.png
五、尝试解决问题
1、怀疑输出和输入电解电容容值太小,在输出和输入电容上又并联了三个同样型号的电解电容,发现并没有解决这个问题。
2、怀疑输出和输入电解电容内阻太大,在输出和输入电容上又并联了一个10uCBB电容,发现并没有解决这个问题。
3、怀疑管子DS电容太小,同时在八个管子的DS端并联0.47n的高压电容,发现震荡的幅值略有减小,但效果并不满意,整个电路的效率下降了0.5%。还是觉得DS电容太小,重新并联4.7n的高压电容,效果还是不好。
4、怀疑隔直电容与漏感震荡,将隔直电容全部短路,发现没有效果,反而电感电流产生了很小的直流偏移。
5、怀疑是PCB布板太差,但不知道如何解决

qlhuang
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LV6
高级工程师
  • 2019-7-5 09:44:49
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你可以换成疑问贴  关注的人会多点
wb547443498
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LV4
初级工程师
  • 2019-7-5 11:12:50
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前辈,我是第一次发帖子,不了解行情,请问怎么变成疑问贴呢?
wb547443498
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LV4
初级工程师
  • 2019-7-5 11:14:07
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是发布求助吗
qlhuang
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LV6
高级工程师
  • 2019-7-5 11:25:28
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是的  发布求助 里面大师会帮你看
wb547443498
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LV4
初级工程师
最新回复
  • 2019-7-5 11:28:59
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好的  谢谢您的建议
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