高頻變壓器傳遞低頻電功率技術(shù)的研究

摘要：提出了一種新的DC/AC功率傳輸電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，用逐個(gè)脈沖磁復(fù)位技術(shù)，使高頻變壓器能夠承受經(jīng)過低頻AC或音頻信號調(diào)制的高頻SPWM脈沖列，完成低頻電功率的傳遞任務(wù)。試驗(yàn)及仿真結(jié)果證明了其可行性。關(guān)鍵詞：高頻變壓器；傳遞；低頻功率

圖1典型高頻逆變電路結(jié)構(gòu)

1引言

高頻開關(guān)技術(shù)的發(fā)展，使工頻變壓器從許多領(lǐng)域中退了出來，但是在需要隔離的不間斷電源、數(shù)碼線性功率放大器、要求輸出低頻正弦波的DC/AC變換器等許多領(lǐng)域中，為了隔離或變換電壓的需要，不得不保留了低頻變壓器。 為了克服低頻變壓器笨重、體積大等缺點(diǎn)，隨著高頻開關(guān)技術(shù)的不斷成熟，使去掉低頻變壓器成為可能。圖1所示為一種比較典型的電路結(jié)構(gòu)[1][2]。

由圖1可知，該電路結(jié)構(gòu)中兩次使用了逆變器，一次是為了獲得高頻，以便利用高頻變壓器進(jìn)行變壓和隔離，第二次是為了獲得工頻正弦交流電壓。由于多用了一級功率逆變器，因此增加了功率損耗。本文提出了一種新型的用高頻變壓器傳遞低頻功率的方法，可以直接利用高頻變壓器同時(shí)完成變壓、隔離、傳遞功率的任務(wù)，不需要增加一級功率逆變器。從而簡化了結(jié)構(gòu)，減小了體積和重量，提高了效率，為實(shí)現(xiàn)電力電子設(shè)備的高頻、高效、高功率密度創(chuàng)造了條件。該電路結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2電路工作原理

2.1系統(tǒng)組成

如圖3所示，該系統(tǒng)由雙組合式單端反激變換器、雙向高頻整流器、高頻濾波和控制部分組成。雙組合式單端反激變換器實(shí)質(zhì)上是共用一個(gè)變壓器磁芯和副邊的兩個(gè)單端反激變換器，在控制信號vc的正

圖2帶逐個(gè)脈沖磁復(fù)位的逆變器電路結(jié)構(gòu)

高頻變壓器傳遞低頻電功率技術(shù)的研究

圖3系統(tǒng)組成框圖

圖5帶復(fù)位繞組的單端反激變換器

圖6新型DC/AC功率傳輸電路拓?fù)?/p>

負(fù)半周分別受vg1、vg2的控制進(jìn)行斬波運(yùn)行，完成變壓、隔離、傳遞功率的任務(wù)。雙向高頻整流器用兩個(gè)場效應(yīng)管代替一般的反激變換器中副邊的二極管。兩個(gè)場效應(yīng)管分別受vg3、vg4的控制在低頻信號的正負(fù)半周分時(shí)導(dǎo)通，并相互與對方體內(nèi)的寄生二極管構(gòu)成通路實(shí)現(xiàn)雙向高頻整流。雙向高頻整流后得到一列雙向脈沖，該列脈沖的包絡(luò)線與控制信號vc波形相似，頻率相同，幅度不同，經(jīng)高頻濾波后，得到與vc同頻率的輸出電壓。控制部分產(chǎn)生與低頻控制信號vc同頻率的，相位互差（Tc為vc波形的周期）的雙列單極性SPWM高頻脈沖vg1、vg2和雙列低頻開關(guān)脈沖vg3、vg4，分別控制雙組合式單端反激變換器和雙向高頻整流器，并通過輸出電壓實(shí)時(shí)反饋方式，改變SPWM高頻脈沖列的調(diào)幅深度ma來實(shí)現(xiàn)變換器對輸出電壓的調(diào)節(jié)。