各位前辈,小弟是一名研二学生,现在在做移相全桥DC-DC实验时,遇到了问题,自己琢磨了很久,没能解决,特来此地求助给位前辈,希望给位前辈能为小弟指点迷津 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和支撑电容C1、C2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比D1,S4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比D2,S5上升沿比S1上升沿滞后D2Ths。
二、PCB
1、原理图
2、实物图
三、主要器件参数
开关管(八个管子一样):
碳化硅管C3M0065090D COSS =60PF,trr=30ns,Irrm=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=150uH,R=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10u共16.85u
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。
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。
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。
其电压应力如下,分别是S1~S4其应力大小基本正确,除了振荡点外。
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。
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
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10u的CBB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
下图是使用CLC录波器后的波形。
可以看出,采用CLC滤波后,输出电压振荡变小(大概只有7V左右的振荡),但是电感电压并没有变化,且效率降低了,其原因是,电解电容在50KHz时,容性太差,在开关切换时,寄生电感上由于产生电压振荡,电容后面接了LC后,振荡电压部分降落在电感上,因此输出电压振荡会减小。
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