Сравнение показателей эффективности различных схем двухзвенных обратимых преобразователей с разделенной коммутацией с четырехквадрантными ключами в силовом коммутаторе звена инвертора тока

Abstract

В работе произведено сравнение эффективности четырех модификаций двухзвенных преобразователей постоянного напряжения в постоянное с трансформаторной гальванической развязкой (DC-DC конвертор). Первичное звено каждого из преобразователей представляет собой автономный инвертор тока по мостовой схеме на четырехквадрантных ключах, вторичное – полумостовой автономный инвертор напряжения. 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. Все схемные реализации рассмотренных преобразователей имеют свойство обратимости, т. е., позволяют передавать энергию от источника входного напряжения к нагрузке и наоборот. Критериями эффективности рассмотренных схем являются энергетические и экономические показатели. Дана оценка стоимости и статических потерь в силовых ключах каждой из четырех приведенных модификаций преобразователей.

The efficiency of four modifications of two-link DC-DC converters with a transformer galvanic isolation (DC-DC converter) were compared. The primary element of each of the converters is a current source inverter bridge by four-quadrant switches, the secondary element is a half-bridge voltage source inverter. A special algorithm for key control of the converters (separated commutation algorithm) provides the ZVS mode for switching-on and soft (snubber) switching-off for the voltage inverter transistors and natural (ZCS mode) switching-off and soft switching-on of the current source inverter transistors. All circuits of the considered converters have the property of invertibility: they allow to transfer energy from the input voltage source to the load and vice versa. The efficiency criteria of the schemes considered are energy and economic indicators. The estimation of cost and static losses in power switches of each of the four given modifications of converters are given.