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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:楊學智
論文名稱:使用反向串聯二極體之簡單電流重置原理之全橋式零電壓零電流切換PWM轉換器
論文名稱(外文):Zero-Voltage and Zero-Current-Switching(ZVZCS) Full-Bridge PWM Converter Using a Simple Reset Current Principle of the Inverse Diodes in Series
指導教授:李榮乾李榮乾引用關係
指導教授(外文):Long-Chan Lee
學位類別:碩士
校院名稱:國立海洋大學
系所名稱:電機工程學系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:71
中文關鍵詞:零電壓零電流
外文關鍵詞:Zero-Voltage and Zero-Current
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我們已知PWM轉換器,在開關切換時需要流通整個負載電流,如此開關必須承受很高之切換應力與切換頻率成正比之高切換損,除此之外由切換所引起之di/dt及dv/dt會造成嚴重的電磁干擾。
為了降低轉換器之體積及重量以提高其功率密度,必須提高其切換頻率,此將使切換式轉換器之缺點更加惡化。
而本論文試以在高切換頻率之下採用全橋式PWM零電壓及零電流轉換器來改善切換時之切換損失,近而提高其系統之效率。我們在其主要電路後端反向串聯兩二極體,如此即可達到主電流重置作用,而不需再另增加輔助繞組或任何主動電路來加以輔助,我們是以理論配合電腦模擬來加以驗証。
It has been known that PWM converter needs to flow all load current as switch is changed. The switch needs to bear higher changed stress and loss which is in proportion to the frequency of switch. Besides, both di/dt and dv/dt produced from change can cause severe EMI.
In order to lower volume and weight of converter its frequency needs to be raised for increasing power density. However, it makes defect of switch converter worse than before.
The thesis uses full-bridge PWM ZVZCS converter to improve switch loss and increase the efficiency of system under high switching frequency. We use inverse series of two diodes at the end of circuit. They not only attain the effect of major current reset but also don’t need to enhance auxiliary winding or active clamp for assistance. We combine theory with computer simulation to prove it.
目 錄
第一章 緒論…………………………………………………...…..1
1-1 簡介………………………………….…………………1
1-2 MOSFET及IGBT之介紹及比較……………………..2
1-2-1 功率金氧半場效電晶體(POWER MOSFET)………...2
1-2-2 絕緣閘雙極性電晶體(INSULATED GATE BIPOLAR TRANSISTOR)..…….……………..………...…...….5
1-2-3 MOSFET與IGBT之比較………………….………….7
第二章 共振式轉換器之零電壓及零電流切換.....……9
2-1 前言…………….………………………………………9
2-2 共振式轉換器之分類………………………...………12
2-2-1 負載共振式轉換器……………………..…………….12
2-2-2 開關共振式轉換器…………………………………...13
2-2-3 共振式直流鏈轉換器………………………………...13
2-2-4 高頻鏈整半週轉換器…………………………..…….13
2-3 共振電路之基本概念…………………..…………….14
2-3-1 串聯諧振電路………………….……………………..14
2-3-1-1 欠阻尼之串聯諧振電路………………………....14
2-3-1-2 電容與負載並聯之共振電路……………...…….16
2-3-2 並聯諧振電路……………………………..………….18
2-3-2-1 欠阻尼之並聯諧振電路………………………....18
2-4 諧振式開關轉換器………………………...…………19
2-4-1 零電流切換諧振式轉換器…………………….……..21
2-4-2 零電壓切換開關諧振式轉換器……………………...27
2-4-3 ZCS與ZVS架構之比較……………………….……34
第三章 軟式交換開關………………………………...………36
3-1 何謂軟交換……………………………….…………..36
3-1-1 PWM(Pulse Width Modulation)和軟交換式……....36
3-1-2 交換損失的種類………………………………...…37
3-2 交換損失的防止方式………………………………..38
3-2-1 交換元件響應延遲作用而產生損失的防止方法…..38
3-2-2 寄生電容所引起之損失的防止方法………….…….40
3-2-3 變壓器洩漏電感所引起之損失的防止方法………..41
3-2-4 交換損失之討論………………………..……………43
第四章 電路設計流程及實作……………………..……….44
4-1 電路設計流程………………..………………………44
4-2 動作原理……………………..………………………51
4-3 電路模擬結果……………….……………………….57
第五章 結論…………………………………...…………………68
參考文獻………………………………….…………………………69
圖目錄
圖1.1 : 功率MOSFET…………………………………………………4
圖1.2 : 絕緣閘雙極性電晶體………………………………………….6
圖1.3 : IGBT閘極等效電路…………………………………………...6
圖1.4 : 功率元件的電壓、電流範圍…………………………………...8
圖1.5 : 功率元件容量與切換頻率之關係…………………………….8
圖2.1 : 消耗性緩衝器………………………………………………...10
圖2.2 : 零電壓/零電流切換路徑……………………………………..11
圖2.3 : 欠阻尼之串聯諧振電路……………………………………...15
圖2.4 : 電容與負載並聯之串聯諧振電路…………………………...17
圖2.5 : 無阻尼之並聯共振電路……………………………………...18
圖2.6 : 諧振式開關轉換器…………………………………………...21
圖2.7 : ZCS諧振式開關直流-直流轉換器………………………….25
圖2.8 : ZCS諧振式開關直流-直流轉換器的 波形……………….25
圖2.9 : 另一種ZCS諧振式開關直流-直流轉換器………………….30
圖2.10 : ZVS諧振式開關直流-直流轉換器………………………...33
圖2.11 : ZVS諧振式開關直流-直流轉換器的 波形……………...34
圖2.12 : 開關內部之電容…………………………………………….35
圖3.1 : PWM型式和電流共振型之 波形…………………….37
圖3.2 : 圖3.1中 和 的軌跡圖……………………………………39
圖3.3 : 雙極性元件的 特性及三個區域……………………...40
圖3.4 : MOSFET在做PWM之交換時汲極和源極之電壓…………41
圖3.5 : 鉗位型態之緩衝電路………………………………………...42
圖3.6 : 阻尼型態之緩衝電路………………………………………...42
圖4.1 : 阻斷電壓源之等效電路圖…………………………………...46
圖4.2 : ZVZCS PWM FB轉換器…………………………………….47
圖4.3 : ZVZCS PWM FB之拓樸電路……………………………….50
圖4.4 : 開關模式之等效電路圖……...………………………………56
圖4.5 : 開關模式之等效電路波形圖……...…………………………57
圖4.6 : 主電路圖……….……………………………………………..59
圖4.7 : Vce1與IGBT1之觸發訊號對應波形……………………….60
圖4.8 : Vce3與IGBT3之觸發訊號對應波形……………………….60
圖4.9 : Id2與Vce2及IGBT2之觸發訊號對應波形圖……………...61
圖4.10 : Id4與Vce4及IGBT4之觸發訊訊號對應波形圖………...62
圖4.11 : ip、Vcb及IGBT之四個觸發訊號對應波形圖…………...63
圖4.12 : Vab、Vrect及IGBT之四個觸發訊號對應波形圖………….64
圖4.13 : Vab、Vrect、ip及Vcb之對應波形圖………………………...65
圖4.14 : 負載輸出電流…………………………………………….…66
圖4.15 : 負載輸出電壓……………………………………………….66
圖4.16 : 負載輸出功率……………………………………………….67
參考文獻
[1] Cyril W. Lander 著,王耀諄,陳明堂,吳坤德編譯,電力電子學,美商麥格羅.希爾國際股份有限公司,第三版,民國84年。
[2] IR, Application Characterization of IGBT, AN-983。
[3] IR, Application Characterization of IGBT, AN-990。
[4] 王仕元,“三相換流器之IGBT功率損失估測及溫度量測”,國立台灣大學電機工程研究所碩士論文,民國八十九年。
[5] J. Sigg, P. Turkes,and R. Kraus, “ Parameter extraction methodology and validation for electro-thermal physics-based NPT-IGBT model. ” IEEE Industry Applications Conference, pp. 1166-1173, 1997.
[6] 蔣雲錦,“返馳式零電流切換交流對直流轉換器之研製”,國立台灣海洋大學電機工程研究所碩士論文,民國九十年。
[7] E. T. Calkin and B. H. Hamiton, “Circuit techniques for improving the switching loci of transistor switches in switching regulators”, IEEE Trans. On Industry Applications Vol. IA-12, No.4, pp.364-369, July/August 1976.
[8] J. C. Bendien, H. van der Broeck and G. Fregien, “Recovery Circuit for Snubber Energy in Power Electronics Application with High Switching Frequencies”, IEEE Trans. On Power Electronics 3 (1): 26-30, January 1988.
[9] N. Mohan, T. M. Undeland, and W. P. Robbins, Power Electronics: Converters, Applications and Design. New York : Wiley, 1995.
[10] 江炫樟編譯,“電力電子學”,全華科技圖書股份有限公司,民國八十六年。
[11] C. P. Henze, H. C. Martin, and D. W. Parsley, “Zero-Voltage Switching in High Frequency Power Converters Using Pulse Width Modulation,” Proceedings of the 1988 IEEE Applied Power Electronics Conference.
[12] O. D. Patterson and D. M. Divan, “Pseudo-Resonant Full-Bridge DC/DC Converter,” 1987 IEEE Power Electronics Specialists Conference, 1987, pp.424-430.
[13] 溫坤禮,陳德超 編譯“最新交換式電源技術”全華科技圖書股份有限公司,初版四刷,民國九十年。
[14] J. G. Cho, J. A. Sabate, G. C. Hua, and F. C. Lee, “Zero-voltage and zero-current-switching full-bridge PWM converter for high power applications”, in Proc. IEEE PESC’94, 1994, pp. 102-108.
[15] J. G. Cho, G. H. Rim, and F. C. Lee, “Zero voltage and zero current switching full bridge PWM converter with secondary active clamp”, in Proc. IEEE PESC’96, 1996, pp. 657-663.
[16] J. G. Cho, J. W. Back, C. Y. Jeong, D. W. Yoo, H. S. Lee, and G. H. Rim, “Novel zero-voltage and zero-current-switching (ZVZCS) full bridge PWM converter using a simple auxiliary circuit”, in Proc. IEEE APEC’98, 1998, pp. 834-839.
[17] E. S. Kim, K. Y. Joe, M. H. Dye, Y. H. Kim, and B. D. Yoon, “An improved ZVZCS PWM full-bridge dc/dc converter using energy recovery snubber”, in Proc. IEEE APEC’98, 1998, pp. 1014-1019.
[18] J. G. Cho, J. W. Baek, D. W. Yoo, and H. S. Lee, “Novel zero-voltage and zero-current-switching (ZVZCS) full bridge PWM converter using transformer auxiliary winding”, in Proc. IEEE PESC’97, 1997, pp. 227-232.
[19] Xinbo Ruan and Yangguang Yan, “A Novel Zero-Voltage and Zero-Current-Switching PWM Full-Bridge Converter Using Two Diodes in Series with the Lagging Leg”, IEEE Trans. On Industrial Electronics, Vol.48, No.4, pp.777-785. Augast 2001.
[20] 林志一,曾龍圖 編著,“IsSpice Version 8交談式電路模擬分析與應用”,全華科技圖書股份有限公司,修訂版,民國八十九年。
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