高频直流电源充电系统的软开关实现

ykcoo

电力电子技术将朝着高频化、模块化、数字化的方向发展，为了解决高频化带来的开关损耗，对软开关技术的研究成为一种必然趋势。本文以株洲电力机车研究所“电动汽车用充电机开发”项目为背景，将软开关技术应用到大功率高频直流电源，设计了一套用于铅酸蓄电池组充电的电源装置。主要内容包括以下几个方面：
在分析研究全桥变换器拓扑结构、工作原理和工作过程的基础上，选用了一种改进型移相控制零电压零电流全桥变换器(全桥ZVZCS PWM DC／DC变换器)。利用开关管的并联电容和变压器漏感作为谐振元件，实现了超前桥臂的零电压开关(ZvS)；通过在变压器副边添加一个箝位电容和两个续流二极管构成辅助电路，复位主电路，实现了滞后桥臀的零电流开关(ZCS)。本文分析了所选用变换器的工作原理、工作过程以及实现软开关的条件，设计了主电路参数，并用Saber软件对主电路进行了仿真。针对蓄电池负载变化缓慢，不要求较高动态响应速度的充电特性，采用了单闭环PI控制策略，在充电初期采用恒流限压模式，后期采用恒压限流模式。本文采用TI公司的数字信号处理器TM$320F2812，组建了以dsp芯片为核心的数字控制电路。
最后，在理论研究和仿真的基础上，研制了一台高频直流电源36KW,18k．qz充电机，分别对超前桥臂的零电压和滞后桥臂的零电流实现情况进行了验证，与仿真结果进行了比较分析，并进行了效率测试。仿真分析和实验结果表明，采用软开关技术的大功率壹流变换器方案可行，其拓扑结构、电路参数以及控制方式正确，降低了开关损耗，效率得到了有效提高。