Обратимый двузхвенный преобразователь постоянного напряжения с разделенной коммутацией и с неизменным знаком входного и выходного напряжений

Abstract

В работе описана схема и алгоритм управления силовыми ключами двухзвенного преобразователя постоянного напряжения в постоянное с трансформаторной гальванической развязкой (DC-DC конвертор). Первичное звено представляет собой автономный инвертор тока по мостовой схеме на полевых транзисторах, вторичное – полумостовой автономный инвертор напряжения также на полевых транзисторах. Специальный алгоритм управления ключами преобразователя (алгоритм разделенной коммутации) обеспечивает естественное (в нулях напряжения) включение и мягкое (снабберное) выключение транзисторов инвертора напряжения и естественное (в нулях тока) выключение и мягкое включение транзисторов инвертора тока. Обосновано, что при использовании в качестве ключей инвертора тока четырехквадрантных ключей (встречно-последовательно соединенные полевые транзисторы), помимо снижения статических потерь в ключах инвертора тока и сохранении преимуществ разделенной коммутации в смысле практического отсутствия динамических потерь в ключах, преобразователь позволяет обеспечить передачу энергии также с выхода на вход без изменения знака среднего напряжения на входе инвертора тока. Представлены результаты имитационного моделирования процессов в пакете PSIM 9 для преобразователя с входным напряжением (30 – 15 В), выходным (300 – 350) В, мощностью 275 Вт с частотой преобразования 100 кГц, подтверждающие теоретические предпосылки.