DOI: https://doi.org/10.20998/2409-9295.2019.20.02

DC-DC перетворювач з широким діапазоном забезпечення режиму природної комутації в нулях напруги

Андрій Борисович Блінов, Дмитро Валерійович Вінніков, Володимир Вікторович Івахно, Володимир Васильович Замаруєв, Богдан Олександрович Стисло

Анотація


В статті описано принцип та режими роботи дволанкового DC-DC перетворювача з проміжною ланкою змінного струму, традиційним вхідним інвертором напруги та активним випрямлячем у вторинній ланці. Конвертор має асиметричну структуру в ланці вихідного інвертора. Керування ключами двох ланок здійснюється із фазовим зсувом. Забезпечення режиму м’якої комутації силових ключів обох ланок перетворювача при малій потужності навантаження відбувається без надмірного значення величини намагнічуючого або циркулюючого струму. Новий принцип керування перетворювачем дозволяє забезпечувати режими м’якої комутації ключів обох ланок при широкому діапазоні зміни струму, у тому числі  при близького до нуля значенні навантаження. Режим роботи перетворювача має короткий додатковий інтервал комутації, що мінімізує циркуляцію енергії. Цей інтервал забезпечує перезаряджання снаберної ємності на стороні інвертора напруги. Рішення спрямоване на зменшення проблеми високої циркулюючої енергії в існуючих топологіях ШІМ при невеликому навантаженні. Для запропонованого рішення кількість циркулюючої енергії адаптується до навантаження, що призводить до високої ефективності в діапазоні можливих робочих точок. Надано основні критерії та методику розрахунку параметрів схеми а також мінімальних інтервалів провідності ключів перетворювача. Алгоритми керування та експлуатаційні аспекти роботи перетворювача були представлені та перевірені експериментально.

Ключові слова


Перетворювач постійного струму; м'яке перемикання; нульовий струм комутації; акумуляторна батарея; ZVS; ZCS.

Повний текст:

PDF

Посилання


Moisseev, S.; Soshin, K.; Sato, S.; Gamage, L.; Nakaoka, M.; "Novel soft-commutation DC-DC power converter with high-frequency transformer secondary side phase-shifted PWM active rectifier", IEE Proceedings - Electric Power Applications, vol.151, no.3, pp. 260- 267, 8 May 2004.

A. Blinov, R. Kosenko, A. Chub and D. Vinnikov, "Bidirectional soft-switching dc–dc converter for battery energy storage systems," in IET Power Electronics, vol. 11, no. 12, pp. 2000-2009, 16 10 2018.

T. Mishima, K. Akamatsu and M. Nakaoka, "A High Frequency-Link Secondary-Side Phase-Shifted Full-Range Soft-Switching PWM DC–DC Converter With ZCS Active Rectifier for EV Battery Chargers," in IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 28, no. 12, pp. 5758-5773, Dec. 2013.

J. Zhang and D. Sha, "A current-fed dual active bridge DC-DC converter using dual PWM plus double phase shifted control with equal duty cycles," 2016 Asian Conference on Energy, Power and Transportation Electrification (ACEPT), Singapore, 2016, pp. 1-6.

S. Bal, D. B. Yelaverthi, A. K. Rathore and D. Srinivasan, "Novel Active Rectification for Extended ZVS Operation of Bidirectional Full Bridge DC/DC Converter for Energy Storage Application," IECON 2018 - 44th Annual Conference of the IEEE Industrial Electronics Society, Washington, DC, 2018, pp. 2103-2109.

V. Ivakhno, V. Zamaruiev, B. Styslo, A. Blinov “Asimmetrichnyy soglasuyushchiy dc/dc preobrazovatel' dlya sistem elektrosnabzheniya s nakopitelyami elektricheskoy energii” (Asymmetric matching DC/DC converter for electric power system with battery energy storage system) / Bulletin of the National Technical University "KhPI". Ser.: New solutions in modern technology, 2018. – № 26 (1302), v. 1. – P. 48-56 DOI 10.20998/2413-4295.2018.26.07.