BOOST-ZVS软开关谐振电路

实验报告课程名称：电力电子技术2指导老师：王正仕愈勇祥成绩：__________________实验名称：BoostZVS软开关电路同组学生姓名：王道翔一．实验目的1．加深对零电压准谐振软开关电路工作原理的理解；2．了解零电压准谐振软开关电路的调试方法；3．了解零电压准谐振软开关电路的优缺点。二．实验电路原理及实验线路准谐振零电压软开关电路的基本思想是：谐振电容Cr基本上是与开关管Q1并联的，在开关管导通时，谐振电容Cr上的电压为零；当开关管关断时，Cr限制开关管上电压的上升率，从而实现开关管的零电压关断；当开关管导通时；Lr和Cr谐振工作使Cr上的电压回到零，从而实现开关管的零电压开通。其工作原理如图3-69所示：图3-69工作原理及波形图在一个开关周期Tr中，该变换器有四种开关状态。在分析之前，作出如下假设：①所有开关管、二极管均为理想器件；②所有电感、电容和变压器均为理想元件；、③LfLr；④Lf足够大，在一个开关周期中，其电流基本保持不变，为Ii，这样Lf和输入电压Vin专业：电子信息工程姓名：唐圣鹏学号：3100103853日期：2014.6.4地点：教2125可以看成一个电流为Ii的恒流源；⑤Cf足够大，在一个开关周期中，其电压基本保持不变，为Vo，这样Cf和负载电阻可以看成一个电压为Vo的恒压源。这里给出以下物理量的定义：①特征阻抗②谐振角频率③谐振频率④谐振周期1．电容充电阶段[t0,t1]在t0时刻之前，开关管Q1导通，输入电流Ii经过Q1续流，谐振电容Cr，上的电压为O。D1处于关断状态，谐振电感Lr的电流为零。在t0时刻，关断Q1，输入电流Ii从Q1中转移到Cr中，给Cr充电，电压从O开始线性上升，由于Cr的电压是慢慢开始上升的，那么Ql就是零电压关断。在此开关模态中，Cr的电压为：在t1时刻,Vcr上升到输出电压Vo，开关模态1结束，它的持续时间为：2．谐振阶段[t1,t2]从t1时刻起，D1开始导通，Lr与Cr谐振工作，谐振电感电流iLr从O开始增加，iLr和Vcr的表达式为：经过Tr/2，到达t1a时刻，iLr等于Ii，此时Vcr到达最大值Vcrmax。Vcrmax=Vo+IiZr从t1a时刻开始，iLr大于Ii，此时Cr开始放电，其电压开始下降。在t1b时刻，VCr减小到O，并且开始变为负电压；在t2时刻，VCr从负电压上升到O，此时开通Ql，则Q1为零电压开通。此时谐振电感电流为：3．电感放电阶段[t2,t3]在此开关模态中，Q1开通，输入电流Ii流经Q1，此时加在谐振电感两端的电压为-Vo，那么iLr线性减小。在t3时刻，iLr减小到O，由于D1的阻断作用，iLr不能反方向流动，此开关模态结束，它的持续时间为：4.自然续流阶段在此开关模态中，谐振电感Lr和谐振电容Cr停止工作，输入电流Ii经过Ql续流，负载由输出滤波电容提供能量。在t4时刻，Q1零电压关断，开始下一个开关周期。实验线路如图3-70所示：图3-70BoostZVS实验线路图三．实验内容1．用示波器观察BoostZVS电路的各个测量点波形，分析其工作原理；2．了解BoostZVS电路的优缺点。四．实验设备及仪器1．DDSX01型电力电子技术实验控制屏；2．DDS35“准谐振软开关电路”实验挂箱；3．DT10“直流电压、电流表”实验挂箱;4．数字示波器等。五．实验方法先将电路选择开关拨向“BoostZVS电路”档。用电压表测量输入直流电压（1、2端），然后，再测量输出直流电压（4，5端），调节BoostZVS调压旋钮，测定输出电压的工作范围。选择输出直流电压35伏。开启DDSX01“电源控制屏”总电源开关；开启DDS-35“准谐振软开关电路”实验挂箱右下角电源开关。用示波器同时测量开关管驱动波形（7、2端）和谐振电容上的电压波形（3、2端）。调节BoostZVS调压旋钮，使输出直流电压分别为90伏、100伏、110伏。观察波形的变化，记录波形。用示波器同时测量开关管驱动波形（7、2端）和谐振电感上的电流波形（8、2端）。调节BoostZVS调压旋钮，使输出直流电压分别为90伏、100伏、110伏。观察波形的变化，记录波形。六．实验数据记录与分析1．按时序分别画出90V、100V、110V时的电路工作波形图。以下是为手机拍摄的实验波形图90V：驱动与谐振电容波形驱动与谐振电流波形100V：驱动与谐振电容波形驱动与谐振电流波形110V：驱动与谐振电容波形驱动与谐振电流波形以下为手绘的波形：2．简述BoostZVS软开关电路的优缺点。优点：BoostZVS软开关电路中谐振电容与开关S并联，其实现了开关管的零电压开关，降低了开关管的损耗。缺点：能够看到在不同的负载下，都有不小的谐振电流，因而其存在较大的通态损耗，在实际应用中采取较复杂的变频控制3．和Boost硬开关电路作一比较。和BuckZCS类似，其与传统硬开关相比，大大减少了开关的损耗，提高了效率。另外其还能抑制电压与电流过冲，减少了EMI。其对高频谐波还有抑制作用4．实验分析总结。与BuckZCS实验一样，该实验的接线、调试和数据采集都十分地简便。人为的随机干扰参与不到电路中——这得益于实验设备的标准化。装订线