25155

طراحي و ساخت مبدل سوييچ‌زني DC/DC تمام‌پل تغيير فاز با ZVS محدوده گسترده

ارشد

برق الكترونيك

1397

1400/5/2

دكتر سيد اديب ابريشمي فر

برق

ويژگي‌هاي مثبت يك مبدل تمام‌پل تغيير فاز باعث به‌كارگيري گسترده‌ي آن در محدوده‌ي تواني متوسط و زياد شده است، ويژگي‌هايي مانند بازده و چگالي توان زياد، تداخل الكترومغناطيسي كم، فركانس سوييچ‌زني ثابت، به‌كارگيري مساوي همه‌ي سوييچ‌ها، فشار ولتاژ سوييچ در حد ولتاژ يك‌سو ورودي، به‌كارگيري مناسب ترانس با شار مغناطيسي دوطرفه‌ي متقارن در ترانس و سوييچ‌زني نرم از نوع ZVS؛ اما در يك مبدل تمام‌پل تغيير فاز مرسوم، ZVS مربوط به ساق پس‌رو در محدوده‌ي بار محدودي رخ مي‌دهد براي ساق پيش‌رو نيز ZVS در محدوده‌ي بزرگ‌تري ايجاد مي‌شود و امكان از دست رفتن آن‌هم وجود دارد، از دست رفتن ZVS باعث از دست رفتن بسياري از ويژگي‌هاي مثبت اين نوع مبدل مي‌شود. يك روش ابتدايي براي افزايش اين محدوده افزايش سلف سري با ترانس يا سلف نشتي ترانس است. از آثار منفي بزرگ بودن اين سلف مي‌توان به از دست دادن دوره‌ي كاري، نوسان ولتاژ زياد بر روي ديودهاي يك‌سوساز خروجي و جريان چرخشي زياد در سوييچ‌هاي اوليه اشاره كرد. از دست رفتن ZVS در جريان بار كم موجب افزايش شديد تلفات سوييچ‌زني در فركانس زياد، تداخل الكترومغناطيسي خيلي شديد به خاطر زياد جريان تخليه خازن اسنابر، نويزي شدن شديد مدار كنترل و حتي از دست رفتن سوييچ نيمه‌هادي مي‌شود. در روش‌هاي پيشنهادشده در برخي مقاله‌ها دست‌يابي به ZVS در محدوده‌ي گسترده‌اي از ولتاژ ورودي و جريان خروجي‌ دست‌يابي شده است. در اين مقالات از مدارهاي كمكي مختلف به همراه روش‌هاي كنترلي متفاوت براي مبدل، جهت رسيدن به اين هدف بهره‌برداري شده است. اما موضوع ديگر در رسيدن به اين هدف كاهش تلفات هدايتي سوييچ‌هاست كه به دليل به‌كارگيري مدار كمكي و افزايش جريان مؤثر آن‌ها افزايش يافته است. به‌منظور استفاده‌ي بهينه از مبدل تمام‌پل، اين مدار بايد در حالت ZVS كار كند، در اين پايان‌نامه سودمندي اين پديده و روش‌هاي دست‌يابي به اين مشخصه مهم، بررسي و مقايسه خواهند شد و ره‌يافت‌هايي جهت داشتن ZVS محدوده وسيع كه تلفات هدايتي كم‌تري ايجاد كند ارائه و بررسي مي‌شود.

1400/06/09

Designing full bridge PWM switching phase shift dc/dc converter with wide range ZVS

7/24/2022 12:00:00 AM

positive features of a PWM full bridge phase-shift dc/dc converter makes it widely used in medium and high power range, features such as high efficiency and power density, low electromagnetic interference, constant switching frequency, equal operation of all switches, voltage rating of no more than input dc voltage for power switches, Proper use of transformers with symmetrical two-way magnetic flux in transformers and soft switching of ZVS type; But in a conventional phase-shift converter, the ZVS of the lagging leg occurs in a limited load range. For the leading leg, the ZVS also occurs in a larger range but it can also be lost. loss of ZVS cause several positive features also to be lost. An initial method to increase this range is to increase the series inductor with transformer or transformer leakage inductor. The negative effects of large size of this inductor include loss of secondary duty cycle, increased voltage oscillation on output rectifier diodes and high freewheeling current in primary switches. Loss of ZVS at low load current can causes a sharp increase in switching losses at high frequencies, very strong electromagnetic interference due to high change rate of discharge current of the snubber capacitor, severe noise of the control circuit and even loss of the semiconductor switch. In some of the proposed methods, access to ZVS is achieved in a wide range of input voltage and output current. In these articles, different auxiliary circuits along with different control methods for the converter have been used to achieve this goal. But another issue in achieving this goal is reduction of conduction losses of switches, which has increased due to use of auxiliary circuits and increasing their effective current. In order to make the best use of the full-bridge converter, this circuit must operate in ZVS mode. This dissertation will review the usefulness of this phenomenon and methods for achieving this important feature, and provide approaches to having a wide-range ZVS that causes less conduction losses. experimental results will be obtained and represent by making and testing a 500w prototype.

مبدل تمام‌پل , شيفت فاز , سوييچ در ولتاژ صفر , سوييچ‌زني نرم

full bridge converter , phase shift , ZVS , soft switching