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          隔離式變換器和直流式變換器的電壓使用條件

          發表時間:2021-03-30 16:49【 閱讀量:-

            根據輸入和輸出之間是否存在電氣隔離,DC變換器可分為兩類:沒有電氣隔離的變換器稱為非隔離式DC變換器,具有電氣隔離的變換器稱為隔離式DC變換器。


            根據使用的有功功率器件的數量,非隔離式DC變換器可分為三種類型:單管,雙管和四管。單管直流變換器有六種類型,分別是降壓變換器,升壓變換器,降壓-升壓變換器,Cuk變換器,Zeta變換器和Sepic變換器。在六個單管變換器中,降壓和升壓變換器是最基本的,而其他四個都是從它們衍生出來的。雙管直流變換器具有雙管降壓-升壓變換器。全橋直流變換器是常用的四管直流變換器。


            隔離式DC變換器也可以根據使用的有功功率設備的數量進行分類。單管有兩種類型:向前和向后。雙管正向,雙管反激,推挽和半橋有四種類型。四管式直流變換器是全橋式直流變換器。


            隔離的變換器可以實現輸入和輸出之間的電氣隔離。通常使用變壓器來實現隔離。變壓器本身具有變壓功能,有利于擴大變換器的應用范圍。變壓器的應用也方便了實現不同電壓或相同電壓的多個輸出。


            當功率開關管的電壓和額定電流相同時,變換器的輸出功率通常與所用開關管的數量成比例,因此四管變換器的輸出功率最大,而四管變換器的輸出功率則最大。單管變換器最小。沒有隔離的變換器可以與具有隔離的變換器組合以獲得單個變換器不具備的特性。


            根據能量傳遞,有兩種類型的DC變換器:單向和雙向。電源正常時,具有雙向功能的充電器可為電池充電。一旦電源中斷,它就可以將電池電源返回到電網,以便在短時間內為電網提供應急電源。用于直流電動機控制的變換器也是雙向的。電動機工作時,電能從電源傳遞到電動機,制動時電動機的電能反饋到電源。


            直流變換器也可以分為自激型和其他受控型。通過變換器自身的正反饋信號實現開關管的自持周期性切換的變換器稱為自激變換器,而Loyer變換器是典型的推挽自激變換器。另一個控制的直流變換器中的開關設備的控制信號由特殊的控制電路生成。


            根據開關管的開關條件,可以將直流變換器分為硬開關和軟開關。硬開關直流變換器的開關裝置在電壓或電流流動的情況下導通或關斷電路,因此在導通或關斷過程中存在很大的損耗,即所謂的開關損耗。


            當變換器的工作狀態恒定時,一次開關的損耗也恒定。因此,開關頻率越高,開關損耗越大。同時,在開關過程中會引起電路的分布電感和寄生電容的振蕩,這會帶來額外的損耗,因此硬開關直流變換器的開關頻率不能太高。當軟開關直流變壓器的開關管接通或斷開時,施加在其上的電壓為零(即零電壓開關),或者通過設備的電流為零(即零電流開關)。


            這種開關方法顯著降低了開關損耗和由開關過程引起的振蕩,可以大大提高開關頻率,并為變換器的小型化和模塊化創造了條件。功率FET是具有高開關速度的多子設備,但同時也具有較大的寄生電容。當它關閉時,其寄生電容在外部電壓的作用下充滿電。如果這部分電荷在開啟之前沒有放電,則會在設備內部被消耗,這就是電容性的開啟損耗。


            為了減少甚至消除這種損耗,功率FET應采用零電壓導通方法(ZVS)。絕緣柵雙極晶體管是復合器件。關斷期間的電流拖尾會導致很大的關斷損耗。如果在關斷之前將流過的電流減小到零,則開關損耗可以大大降低,因此IGBT應該采用零電流(ZCS)關斷模式。


            IGBT在零電壓條件下關閉,這也可以減少關斷損耗,但是MOSFET在零電流條件下打開,并且不能減少電容性導通損耗。諧振變換器,準諧振變換器,多諧振變換器,零電壓開關變換器,零電流開關PWM變換器,零電壓轉換PWM變換器和零電流轉換變換器都是軟開關DC變換器。電力電子設備和零開關變換器電路拓撲的發展促使了高頻電力電子技術的誕生。

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