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优化电解铝电源效率:零电压移相与同步整流解决方案
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更新于2024-09-07
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该篇论文深入探讨了基于全桥移相控制的电解铝电源的仿真研究,由作者曲鹏和陈昌合作完成,他们在大连理工大学电子与信息工程学院自动化系展开工作。论文的核心内容集中在以下几个方面: 1. 占空比丢失问题:论文首先分析了电解铝电源中占空比丢失的原因,并提出了针对性的解决方案。占空比的稳定控制对于电力转换效率至关重要,解决这一问题有助于提高电源系统的性能。 2. 死区设计改进:作者指出了传统文献中死区设计的不足,并强调了死区设计应考虑的关键因素,以避免可能产生的问题,如电磁干扰和器件过应力,从而提升系统的可靠性。 3. 同步整流技术的应用:为了提高电源转换效率,文中引入了同步整流技术,特别是针对变压器副边带辅助绕组的方式,优化了同步整流管的驱动时序。这是一项关键技术,它减少了无功损耗,提高了电源的能效。 4. ISL6752芯片的选择与驱动时序设计:论文选择Intersil公司的ISL6752芯片进行控制,这款芯片的优势在于提供了软开关拓扑,解决了全桥移相控制中次级同步整流的难题。ISL6752的零电压开关特性简化了驱动电路设计,并允许通过调整下臂波形的后沿来精确控制占空比。 5. 仿真验证:最后,作者利用MATLAB/Simulink软件对零电压移相全桥变换器进行了详尽的仿真,结果证明了所提方法的有效性,显著提升了电能转换效率,证实了理论分析的实际应用价值。 这篇论文围绕电解铝电源的关键技术挑战,提出创新性的解决方案,展示了全桥移相控制与同步整流技术结合的优势,为提高电解铝电源的能效和性能提供了新的思路和技术支持。
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基于全桥移相控制的电解铝电源仿真研究
曲鹏,陈昌
大连理工大学电子与信息工程学院自动化系,大连 (116024)
E-mail:qupengjiayou@163.com
摘 要:本文介绍了基于移相控制的电解铝电源的研究。在分析了占空比丢失原因的基础上
提出了解决方案,并针对以往文献中死区设计的缺点,讲述了死区设计的应该注意的问题。
同时本文为提高电源转换效率在全桥变换器中引入了同步整流技术,研究了在变压器副边带
辅助绕组的方法来调节同步整流管的驱动时序缺陷。并结合 ISL6752 芯片的特点,提出了一
种全新的同步整流管的驱动时序方法,从而解决了同步整流管的驱动问题。最后本文利用
matlab/simulink 软件对零电压移相控制全桥变换器进行仿真,证明这种方法确实能较大的提
高电能的转换效率。
关键词:零电压;移相控制;占空比;死区;同步整流
中图分类号:TP17
1.引言
目前随着DC-DC功率变换器在输出低电压大电流和大功率开关电源方面的迅速发展和
技术的日益成熟,为电解铝电源的发展带来了难得发展机会。而且随着开关器件的开关频率
的提高,使得电解铝电源在功率密度、体积等方面得到了显著的减少
[1]
。针对目前的电解铝
电源的电源转换效率低、损耗大等缺陷进行了研究,本文将软开关技术引入到电解铝电源中
以提高电源转化效率,主要就目前软开关技术中的副边占空比丢失、移相控制中的死区设计
问题和同步整流中最关键的问题-同步整流管的驱动时序这三个问题进行了研究,最后本文
通过实验仿真得以验证,并得出正确的实验数据。
2.零电压移相全桥控制
零电压全桥控制技术经过多年的发展业已成为业界的主流技术。但传统的控制策略就
是采用UC38系列的控制芯片进行全桥移相控制
[2]
,这种芯片的主要缺点就是外围电路的设
计较为复杂特别是驱动电路的设计十分麻烦,而且对于整流输出侧采用同步整流而言需要另
加电路以产生合适的驱动波形。本文针对零电压全桥移相控制和同步整流的特点,选用Inte
rsil公司研制的ISL6752控制芯片。ISL6752是Intersil公司2005年的最新科技成果,它不仅使
初级侧获得了软开关就拓扑,同时克服了全桥移相不能保证次级同步整流的缺点。ISL6752
获得的ZVS工作是通过将上臂的驱动波形固定于50%的占空比,调节下臂波形的后沿就可以
调节占空比的大小和谐振延迟时间的方法。而次级测的同步整流波形则是通过分别对全桥下
臂的驱动波形取反来获得的,并且根据实际情况同步整流的驱动波形可以动态的被前置或延
迟。
2.1 移相控制的占空比丢失
在移相控制变换器中有一个重要的现象就是副边的占空比小于原边的占空比,如图1-1
所示,产生这种现象的主要原因:当原边电流从正向(或负向)向负向(或正向)变化时,由于
副边处于短路状态,导致原边电源电压全部加在谐振电感上,这样副边就丢失了此时的电压
波形,而且随着电感量的增大占空比的丢失就越严重
[3]
。本文通过在原边串联饱和电感的方
- 1 -
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