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高頻ups不間斷電源引入了一種新的 AC-DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)?
2024-07-17
引入了一種新的 AC-DC 轉(zhuǎn)換器拓?fù)?，該拓?fù)鋵⒎菍ΨQ DC-DC 轉(zhuǎn)換器與半橋 PFC 整流器相結(jié)合，形成單級 AC-DC 轉(zhuǎn)換器。電路中未使用前端二極管整流器。使用建議的轉(zhuǎn)換器，僅用四個有源開關(guān)即可實現(xiàn)電流隔離和高效率，從而大大減小了電路的體積。單級轉(zhuǎn)換器的其他特性包括輸入和輸出電流的連續(xù)傳導(dǎo)、ZVS 條件和出色的輸入功率因數(shù)。
AC-DC 轉(zhuǎn)換器在正負(fù)周期中的操作是對稱的。因此，在討論中只考慮正周期。占空比 D 控制開關(guān) S 2和 S 3.而占空比 (1-D) 控制開關(guān) S 1和 S 4.圖 3顯示了 AC-DC 轉(zhuǎn)換器的波形和操作模式。
能量 10 00418 g003 550圖 3. 單級 AC-DC 轉(zhuǎn)換器：( a ) 工作波形;( b ) 一個開關(guān)周期T S內(nèi)的工作模式。
2.2.1. 模式 1
在此模式下，開關(guān) S 2和 S 3在 ZVS 條件下導(dǎo)通。升壓電感L in通過開關(guān) S 2和 S 3由輸入交流線電壓V in充電。電感電流由以下公式表示：
Δ??藝術(shù)本身?=1???? ??(???? ??+????) ??????
直流母線電容 C d通過 S 3給阻斷電容 C b充電，高頻變壓器的次級側(cè)由磁化電感L m中存儲的能量供電。磁化電感電流i Lm在初始條件下表示為???? ??( 0 )
根據(jù)公式(2)：
???? ??( ?? ) =???? ??( 0 ) +(????−????) ??????????
次級電壓為??1???= −????????????= −????????(????−????)，??2???=????????(????−????)
流過二極管D1的電流與輸出濾波器電感電流相同，計算公式為：
???? 1=???? ??(最大) =???? ??( 0 ) +1????(??(????−????) −??藝術(shù)本身?) ??????
2.2.2. 模式 2
在此模式下，開關(guān) S 2和 S 3均關(guān)閉。寄生電容 C S2充電，C S1放電，電感電流i Lin也同樣，電容 C S3充電，電容 C S4放電，變壓器初級電流i P 也同樣。
開關(guān) S 1和 S 4兩端的電壓降至零，而開關(guān) S 2和 S 3兩端的電壓升至V d。在次級側(cè)，輸出濾波器電感電流通過二極管 D 1和 D 2續(xù)流。
2.2.3. 模式 3
在模式 3 中，直流鏈路薄膜電容器 C d通過從升壓電感器獲取能量開始充電，因此i Lin開始下降。當(dāng) S 1兩端的電壓降至 0 時，體二極管 D S1導(dǎo)通。同樣，阻斷電容器通過體二極管 D S4由磁化電感L m供電。因此，i Lm將在高頻變壓器次級繞組中感應(yīng)出磁通，并將功率饋送到輸出電容器 C r。
2.2.4. 模式 4
在模式 4 啟動時，開關(guān) S 1和 S 4均在 ZVS 條件后導(dǎo)通。直流鏈路電容器 C d由升壓電感器L in釋放的存儲能量充電。電感器電流由以下公式給出：
Δ??藝術(shù)本身?=1???? ??(???? ??−????)(1 − ?? )????
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