采用Buck控制方式能够有效降低高速永磁无刷直流电机功耗,但也仍然存在一些问题:Buck变换器的功率MOSFET开关应力较大,因此元器件稳定性较差;由于开关频率过高,又给系统带来很大的开关损耗,需要设计风冷散热装置。因此,为提高整个系统稳定性、降低功耗,目前正在做软开关技术的实验工作。
对比几种软开关特性和实现难易程度后,本节介绍的系统选择了ZCS ̄PWM软开关变换器进行实验。假设输出滤波电感足够大,输出电流几为定值,电路工作原理如图1所示。
t0~t1,谐振电感电流上升阶段,如图2所示。
t0时刻开通VT,,由于Lr中电流不能突变,而且开通瞬间主二极管VD续流,且输出电流不变,所以可以认为VT1零电流开通。iL=Uit/Lr线性上升,到t1时刻达到几,VD零电压关断。
t1~t2,,Lr,Cr谐振阶段。谐振方程如下
iL在t1时刻为Io,其为负载输出电流,因此认为在t1时刻谐振初始电流为零,ω=1/√LrCr。到T2时刻iL=Io,VD2、Cr支路电流下降为零,Uc正好谐振到2Ui.解(图3)得
1.t2~t3恒流阶段
进人PWM工作方式,iL=Io。
2.t3~t4,Lr、Cr再次谐振阶段
谐振方程如下:
在t3~t4阶段.有3点可以实现VT1软管断。VT1可以在t31零电流关断,t32零电压关断,t4零电流关断。但考虑电路特性,选在t4时刻零电流关断VT1。t3时刻导通VT2。VT2零电流开通,解式(4-31)得
VT1零电流关断,t4时刻iL=0,△t为iL=0的时间,此时Vt与t4的值为
3. t4~t5,Cr放电阶段
t4时刻后Uc电压以-Io/Cr下降。到t5时刻下降到零,续流二极管VD零电压开通。
4. t5~t6,二极管续流阶段
此阶段任意时刻关断VT2,VT2零电压关断。
为确保任何时候VT,都可以零电流关断,谐振电感电流必须能够回零。由(4-32)得
为减小谐振电容、电感工作时对PWM控制的影响,需要将谐振频率尽量缩短,即提高谐振频率。设谐振频率fr与开关频率fs关系为fsr=Nfs,N取值为4~10。
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