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由式(5)得th为
因此,只要开关换流间隔死区时间Td大于CM1从0V充电到U1所需的时间th,即满足式(7)就可实现开关元件的零电压开通。一般情况下,取换流时iT1的平均值。
图7 脉冲之间设置死区
电感Lk的选取
选适当的Lk,使电能从低压侧向高压侧传送时,保持电流iLk连续。实际上,在S3导通期间(ton),C2提供负载电流,而在S3截止期间,电感中的感应电势使S1内部的二极管导通,一方面提供负载电流,另一方面,补充在ton期间C2中电荷的减少。根据功率平衡关系式(8),输入、输出关系式(3)和式(9),可得保持电流连续的最小电感Lkmin。
式中:f为电源的开关频率;I0为高压侧负载的平均电流;U2为高压侧的输出直流电压;UT2为变压器高压侧的电压有效值。
电流iLk临界连续波形如图8所示。
图8 电流iLk临界连续波形
仿真及实验结果
升压方式
1)电压值。升压工作方式下,若取蓄电池电压Vin=24V,开关频率fc=20kHz,占空比D=0.35,高压侧负载功率1kW,则变压器高压侧电压UT2为240V,用式(3)计算输出电压值为307V,仿真结果值见图9,和计算值基本吻合。其它相关的电流、电压波形如图9所示。
2)电感电流iLk的波形。电感电流iLk的波形如图9所示和图4中预期的iLk稳态电流波形一致。在死区段变压器电流迅速回落。
3)开关切换点电压值。根据2.3节的分析,只要满足式(7)即可实现电源的零电压换路。仿真时取Cs2=0.04LF,开关触发脉冲之间的死区Td设成5Ls时,能实现零电压开关,如图9所示。其中uM1为开关M1两端的电压波形。