handbook electronica-de-potencia-rashid-ingles2.en.id.pdf

7/24/2019 handbook electronica-de-potencia-rashid-ingles2.en.id.pdf

1/18

278 S. i dan. Chung

Dolar

Dorongan

Buck-boost

Cuk

Terbang Kembali

S ep ic

GAMBAR 15.10 Sebuah keluarga konverter kuasi-resonan dengan ZVS.

alan. Oleh karena itu, komponen parasit, yang unde-sirable dalam konverter keras-switched, menjadi-komponen yang bergunakomponen-dalam yang ZVS. Gambar 15.11 dan 15.12 menunjukkan HB ZVSdan FB sirkuit, masing-masing, bersama dengan sirkuit wavelengthbentuk. Kapasitor resonan setara dengan paralelsambungan dari dua kapasitor (Cr= 2) di switch.Tegangan off-negara switch tidak akan melebihi inputtegangan selama resonansi karena mereka akan dijepit kememasok rel dengan dioda antiparalel dari switch.

15.5.2 Tahap-Bergeser Converter denganTegangan Transisi

ero

Dalam converter FB konvensional, dua pasang saklar diagonaldidorong alternatif. Output trafo diberi makan dengantegangan ac persegi panjang. Dengan menerapkan fase-pergeseranPendekatan, penundaan yang disengaja dapat diperkenalkan antarasinyal gerbang ke switch [18]. Bentuk gelombang sirkuit yang

ditunjukkan pada Gambar. 15,13. Dua switch atas atau bawah dapatmelakukan (baik melalui switch atau antiparaleldiode), namun tegangan diterapkan transformator adalah nol.Kondisi nol-tegangan ini muncul dalam interval [t1 ;t2] dariVpri pada Gambar. 15,13. Tahap operasi ini sesuai dengandiperlukan off waktu untuk itu siklus switching tertentu. Kapansaklar diinginkan dimatikan, transformator utamaarus yang mengalir switch keluaran kapasitansi dan inimenyebabkan tegangan beralih ke beresonansi ke input berlawananrel. Efek dari komponen sirkuit parasit digunakanmenguntungkan untuk memfasilitasi transisi resonan. Inimemungkinkan kondisi ZVS untuk menyalakan saklar berlawanan.Dengan demikian, berbagai pergeseran fasa mengontrol siklus efektifdan karenanya daya keluaran. Rangkaian resonansi perluuntuk memenuhi kebutuhan penyediaan mencukupi induktifenergi untuk mendorong kapasitor ke bus rel berlawanan. Itutransisi resonan harus dicapai dalam dirancangwaktu transisi.


2/18

esonant dan Converters Soft-Switching 279

Vsaya

Q1 Cr / 2

L eak ag einduktansi

I1 L1

Vsaya

Q1 Cr Cr Q

T

3

KontrolSirkit IT r

T

D

r

L11

VO

1 LRC1

D1

VI2

o

CO

n: 1Q 2

4

CO

D 2Qn: 1

2 D 2Q

Cr CrCr / 2

(A)(A)

t0Q1

t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3

Q 1, Q2

t0 t1 t2 t3 t4 t0 t1 t2 t3

Q2

Q 3, Q4

viV D S (Q 1)

V0

vi(Q 2)

V0

IO / N

IT r0

Q 3

Q 1

vi

, VQ 2

0

vi

, VQ 4

VD S

0IO / N

IT 10

-IO / NID

IO-V D

0IO

-V D

0t0 t1 t2 t3 t4

t0 t1 t2 t3t0t4

t1 t2 t3

1

1-IO / N

VID

D 11

IO VD 1

V2

IDD 2

2 0IO V

IDD 2

2

0t0 t1 t2 t3 t4

t0 t1 t2 t3t0t4

t1 t2 t3

(B) (B)

GAMBAR 15.11 Half-jembatan converter dengan ZVS. (A) diagram Circuit;dan (b) bentuk gelombang sirkuit.

GAMBAR 15.12 Full-jembatan converter dengan ZVS. (A) Sirkuit skema;dan (b) bentuk gelombang sirkuit.


3/18

280

LSV

Sebuah

S.

LD

i dan . Chung

0

VB

S C D

0

VPRI (A)

Lr0

IPRISCS CD

(B)

D0

ID14

0

ID15

0t0t1 t2t3t4

GAMBAR 15.14Beralih MR.

Switch Multiresonant: (a) saklar ZC-MR; dan (b) ZV-

GAMBAR 15,13ter. Bentuk gelombang sirkuit dari fase-bergeser, ZVT FB konvergen

15,6 Multiresonant Converter MRC

Kedua ZCS- dan ZVS-QRCs mengoptimalkan kondisi beralihbaik untuk beralih aktif atau diode output saja, tapi tidakbagi mereka berdua secara bersamaan. Saklar multiresonantkonsep, yang merupakan perluasan dari konsep resonansiswitch, telah dikembangkan untuk mengatasi keterbatasan tersebut. Itunol-saat multiresonant (ZC-MR) dan nol-tegangan multiresonansi (ZV-MR) switch [12], [17] ditunjukkan pada Gambar. 15,14.Sirkuit multiresonant menggabungkan semua parasit utamakomponen, termasuk beralih keluaran kapasitansi, dioda junc-

tion kapasitansi, dan transformator kebocoran induktansi kerangkaian resonan. Secara umum, ZVS (modus setengah gelombang) lebihmenguntungkan daripada ZCS di konverter dc-dc untuk frekuensi tinggioperasi karena kapasitansi parasit dari switch aktifdan dioda akan membentuk bagian dari rangkaian resonan.

Contoh dari uang ZVS-MRC ditunjukkan pada Gambar. 15.15.Tergantung pada rasio kapasitansi resonansi CD = CS.dua mode topologi mungkin, yaitu modus I dan modus II,dapat dioperasikan [20]. Rasio mempengaruhi waktu di manategangan di switch Sdan dioda keluaranDf menjadinol. Bentuk gelombang mereka ditunjukkan pada Gambar. , 15.16a, b masing-masing.Jika tegangan dioda VDjatuh ke nol lebih awal dari saklar tegangan VS .converter akan mengikuti modus I. Jika tidak, konverterberikut modus II.

Daripada memiliki satu tahap resonansi, ada tiga dalamconverter. Modus Saya operasi pada Gambar. 15.16a dijelaskanpertama. Sebelum saklar Sdihidupkan, dioda keluaranDf aku smelakukan dan resonansi induktor saatILR negatif

(Fl karena melalui dioda antiparalel dari S). Kemudian Skemudiandiaktifkan dengan ZVS. Resonan arus induktorILRmeningkat secara linear danDf masih melakukan. KapanILR mencapaiarus keluaranIo , Fi yang pertama tahap resonansi dimulai. Itu

sirkuit resonan dibentuk oleh induktor resonanLr dankapasitor CD melintasi dioda output. Tahap ujung inikapan Sdimatikan dengan ZVS. Kemudian, tahap kedua resonansidimulai. Rangkaian resonansi terdiri dari Lr .CD , Dankapasitor di switch Cs . Tahap ini berakhir ketikaOutput dioda menjadi maju-bias. Sebuah resonansi ketigatahap kemudian akan mulai. Di siniLr dan Cs membentuk sirkuit resonan.Tahap ini berakhir dan melengkapi satu siklus operasi ketikadioda Cs menjadi maju-bias.

Satu-satunya perbedaan antara modus I dan modus II pada Gambar.15.16b dalam tahap resonansi ketiga, di mana resonansisirkuit dibentuk olehLr dan CD . Tahap ini berakhir ketikaDfmenjadi maju-bias. Konsep multiresonant yangswitch dapat diterapkan untuk konverter konvensional [19 - 21]. Sebuahkeluarga MRC ditunjukkan pada Gambar. 15,17.

Meskipun variasi frekuensi switching untuk regulasition di MRC lebih kecil daripada QRCs, lebar-bandmodulasi frekuensi masih diperlukan. Oleh karena itu, optimaldesain komponen magnetik dan tapis EMI di MRC adalahtidak mudah. Ini akan diinginkan untuk memiliki switching konstanfrekuensi operasi. Dalam rangka untuk mengoperasikan MRC denganberalih frekuensi konstan, dioda pada Gambar. 15.14 dapat

DS

S

+ VVsaya

S

Lr

-

ILR

IDF+ Df

Lf VoIo

Cf RLCS CD V

-Df

GAMBAR 15.15 Buck ZVS-MRC.


4/18

esonant dan Converters Soft-Switching

SO NO FF

3

ILR / IO0

281

CS

S

DSV

saya

L LF

D CD Vo

-33

IS / I O0

BUCK

CDL LF

D

-354

V S / V i 321032

IDF / IO1

032

V f / V i 10

Vsaya DS S CS Vo

BO O S TCS

S

DSV

saya

CDL

DLF V

o

BUCK / BO O S T

t0 t1 t2 t3 t4

(A)

SO NO FF

5ILR / IO

0

LF L CT LF

Vsaya DS S CS D CD Vo

CUKCS

S-55

L CT LF

DSV

sayaIS / IO0

LT D CD Vo

ZETA-554

32105

CDLF L CT

DV

saya

V S / Vsaya

DS S CS LT Vo

IDF / IO

03210

S EPIC

V f / Vsaya

GAMBAR 15,17konverter.

t0 t1 t2 t3 t4

Penggunaan saklar multiresonant di PWM konvensional

(B)

GAMBAR 15.16(B) modus II.

Kemungkinan mode buck ZVS-MRC: (a) modus I; dan

diganti dengan switch aktif S2 [22]. A-frekuensi konstanmultiresonant (CF-MR) beralih ditunjukkan pada Gambar. 15.18. Itutegangan output diatur dengan mengontrol on-waktu

dua switch. Konsep ini dapat diilustrasikan dengan buck

converter seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 15.19, bersama-sama ddrive gerbangbentuk gelombang dan tahap operasi. Kedua S1 dan S2 diaktifkanselama waktu ketika arus fl ow melalui antiparaleldioda dari S1 dan S2. Tahap ini berakhir ketika S2 dimatikan denganZVS. Tahap resonansi pertama kemudian mulai. Resonansirkuit dibentuk olehLr dan CS2 . Sebuah panggung resonansi keduadimulai. KemudianLrbergema dengan CS1 dan CS2 . Tegangan


5/18

282

CS1L

S 1Cs2 S 2

S. i dan . Chung

persimpangan kapasitansi dari dioda). Namun, semua switchdi bawah tinggi arus dan tegangan tekanan, mengakibatkanpeningkatan hilangnya konduksi.

15,7

GAMBAR 15.18 Frekuensi konstan beralih multiresonant.

ero-Voltage-TransisiKonverter

VT

S1 berosilasi ke nol. KapanILR menjadi negatif, S1 akandiaktifkan dengan ZVS. KemudianLrbergema dengan CS2 . Kapanarus yang mengalir melaluiDS2 S2 akan dihidupkan. Sebagaitegangan output adalah tegangan rata-rata di S2, tegangan outputPeraturan ini dicapai dengan mengendalikan waktu konduksi S2:

Semua switch di MRC beroperasi dengan ZVS, yang mengurangiberalih kerugian dan beralih kebisingan dan menghilangkan osilasikarena efek parasit dari komponen (seperti

CS1iL

LV i

S 1 S 2

(A)

Cs2 Cf RL

Dengan memperkenalkan rangkaian resonan paralel dengan switch,converter dapat mencapai ZVS untuk kedua tombol power dandioda tanpa secara signifikan meningkatkan tegangan dantekanan saat [23]. Gambar 15.20a menunjukkan buck-jenis ZVT-

CDLf

Lr

SVi

S1D CD Co R

Lf

D1 Cr

(A)

di

S lepasdi

lepasV

sayaTS

UNTUK S 1 DRIV EWAV EFO RM

TD

UNTUKN

S 1

VS

FFD

S 2 DRIV EWAV EFO RM

IO

AKU S

0 1 2 3 4

(B)

CS1 L L

ILR

2Vsaya

Cs2 IO Cs2 IO

V[T0, t1]

L[T1, t2]

L

Cr Vsaya

IO Cs2 IO VD IO

[T2, t3] [T3, t4]ID

t0 t1 t2 t3t4 T5

(B)

t6 t7 t0(C)

GAMBAR 15,19 Konstan buck frekuensi MRC: (a) skema Circuit;(B) gerbang drive bentuk gelombang; dan (c) tahap operasi.

GAMBAR 15,20 Buck ZVT-PWM converter: (a) skema Circuit; dan(B) bentuk gelombang sirkuit.


6/18

esonant dan Converters Soft-Switching

iLleak

DS

283

Lleak

+

D

N: 1 D1+

-

VS C

Cclamp Vp ri V

ISEC

di luar+

iCclamp

(A) Buck (B) Meningkatkan

--

V

DS

S2di S1

CDS

S D(A)

(C) Buck-boost (D) CukS 1

0S 2

DS

0V di + NVV

S 1

O

S Dilm

0

0(E) S ep ic (F) Zeta V

Vp ri

di

GAMBAR 15.21 Konvensional konverter ZVT-PWM. 0

-NV

O

PWM converter dan Gambar 15.20b menunjukkan wavelength terkaitbentuk. Converter terdiri dari saklar utama Sdansaklar tambahan S1. Hal ini dapat dilihat bahwa tegangan dan arusbentuk gelombang dari switch seperti jenis squarewave kecualiselama turn-on dan turn-off beralih interval, di mana ZVTterjadi. Saklar utama dan dioda output di bawahZVS dan dikenakan tegangan rendah dan tekanan saat ini. Itusaklar tambahan di bawah ZCS, yang mengakibatkan hilangnya switching

rendah.Konsep ZVT dapat diperpanjang untuk sirkuit PWM lainnya

dengan menambahkan rangkaian resonan. Beberapa dasar ZVT-PWM konvergenters ditunjukkan pada Gambar. 15.21.

iLleak0

iS 1, p eakiCclamp

0-adalah 1, p eak

VCNV0

ID1

O

15,8 Nondissipative Clamp AktifJaringan

Rangkaian aktif-klem dapat memanfaatkan kebocoran trafo

energi induktansi dan dapat meminimalkan stres tegangan turn-offdalam konverter terisolasi. Rangkaian penjepit aktif menyediakancara untuk mencapai ZVS untuk saklar daya dan mengurangilaju perubahan pemulihan arus sebaliknya dioda ini. Sebuahcontoh converter fl yback dengan penjepit aktif ditunjukkan padaGambar. 15.22a dan bentuk gelombang sirkuit ditunjukkan pada Gambar.

15.22b.Menjepit tindakan diperoleh dengan menggunakan kombinasi serangkaiansaklar aktif (yaitu, S2) dan kapasitor besar sehingga

0t0 t1t2t3 t4t5 t6t7

(B)

GAMBAR 15.22 penjepit Active fl yback converter: (a) skema Circuit; dan (b) bentuk gelombang sirkuit.

tegangan saklar utama (yaitu, S1) dijepit kenilai minimum. Kemudian S2 diaktifkan dengan ZVS. Namun,S2 dimatikan dengan tegangan fi nite dan saat ini, dan memiliki turnoff beralih kerugian. Klem-mode ZVS-MRC dibahas diReferensi [24 - 26].


7/18

284 S. i dan . Chung

15. Muat Resonant Converter1 siklus

Vd v Cr

Beban konverter resonan (LRCS) memiliki banyak fitur yang berbedalebih konverter listrik konvensional. Karena syarakat lembuttasi dari switch, tidak ada turn-off kehilangan atau stres hadir.LRCS ini terutama cocok untuk daya tinggi applica-tions karena mereka memungkinkan operasi frekuensi tinggi untuk equip-Ukuran ment = penurunan berat badan, tanpa pengorbanan fi konversi cing

efisiensi dan memaksakan tekanan ekstra pada switch. Pada dasarnya,LRCS dapat dibagi menjadi tiga gurations con fi yang berbeda,yaitu seri konverter resonan, konverter resonan paralel,dan konverter resonan seri-paralel.

2VO

i lr0 t3

0t

2VO

Tak satupunT1

t0D1 T2

t4D2

180o 180o t T12T5

(A)

1 siklus

15. .1 Seri Resonant Converter

Seri konverter resonan (SRCS) telah beban mereka terhubung dalamseri dengan rangkaian tangki resonan, yang dibentuk oleh Lrdan Cr [15, 27-29]. Setengah-jembatan con fi gurasi ditunjukkan padaGambar. 15.23. Ketika resonansi induktor saatILR adalah positif,itu fl mengalir melalui T1 jika T1 adalah pada; selain itu fl mengalir melaluidiodaD2. KapanILR adalah negatif, itu fl mengalir melalui T2 jika T2 adalah pada;selain itu fl mengalir melalui diodaD1. Dalam kondisi mapan symme-operasi trical, kedua switch aktif dioperasikan dicara melengkapi. Tergantung pada rasio antarafrekuensi switching oSdan konverter resonanfrekuensi or, Konverter memiliki beberapa kemungkinan operasimode.

15. .1.1 Terputus-putus Conduction Mode denganvS


8/18


tegangan dan arus nol. Dari t2 untuk t3, T2 diaktifkan denganfi nite saklar arus dan tegangan. Di t3, T2 dimatikan lembutdanD2 perilaku sampai t4.

15. .1.3 berkelanjutan Conduction Mode dengan vr


9/18

286

ILR

VCRIO

0 0t

S.

5

i dan . Chung

4

3r = 3

M

2 2

T1

t0 t1

D1 1

0,8

(A)

t2 t3t4t51,271

00 1 2

VCR

ILR0

0

GAMBAR 15,28 Mvs gdi RRC.

D2 T1 D1 T2 D2

(B)

ditunjukkan pada Gambar. 15,28. Selama DCM (yaitu, g < 0: 5),Madalah dhubungan linier dengan g. Pengaturan tegangan output dapatdicapai dengan mudah. Tegangan output independen dariarus. Konverter menunjukkan sumber tegangan yang baikkarakteristik. Hal ini juga memungkinkan untuk meningkatkan dan mundurtegangan input.

VCR

ILR ++E-

V Bs

Ld

D1S1

dc Linkinduktor +

D1

Sebuah

Cn

n: 1 irect.in

D3

0 0tRL Vo

+E- S2 D2 Cn Ct T1

D1

T1 D2

(C)

T2 D1 -D2 D4

-

Ls Cs sayaGAMBAR 15,27 gelombang Circuit di bawah kondisi operasi yang berbeda:(A) modus konduksi terputus-putus; (B) modus konduksi kontinyuOS atau .

(A)

Lo

+ Q1D1 D5

n: 1Cp

Vs

T1 dan T2 yang keras diaktifkan dengan tegangan fi nite dan saat inidan lembut dimatikan dengan ZVS.

15. .2.3 berkelanjutan Conduction Mode vS> VrJika frekuensi switching lebih tinggi dari or, Yang antiparalleldioda switch akan diaktifkan sebelum saklardipicu. Dengan demikian, switch diaktifkan dengan ZVS.Namun, switch keras dimatikan dengan fi nite saatdan tegangan.

Parameter didefinisikan dalam Pers. (15.2) berlaku. Ituhubungan antaraMdan guntuk berbagai nilai radalah

C1 D7 +

CL

Lp LsC2

T1

D6 D8

RL Vo

-Q2

D2-

(B)

GAMBAR 15,29ketik.

Berbagai jenis SPRC .: (a) LCC-jenis; dan (b) LLC-


10/18


RRC memiliki keuntungan bahwa beban dapat pendekhubung dan sirkuit ini cocok untuk tegangan rendah-output,-output tinggi aplikasi saat ini. Namun, disad- utamapandang dari RRC adalah saat perangkat tinggi. Selain itu, sebagaiperangkat saat ini tidak menurun dengan beban, efisiensitetes dengan penurunan beban [29].

15. .3 Seri-Paralel Converter Resonant

Seri-paralel converter resonan (SPRC) menggabungkankeuntungan dari SRC dan RRC. The SPRC memilikikapasitor tambahan atau induktor terhubung dalam resonansitangki sirkuit [29 - 31]. Gambar 15.29a menunjukkan LCC-jenis SPRC,di mana sebuah kapasitor tambahan ditempatkan secara seri denganinduktor resonan. Gambar 15.29b menunjukkan LLC tipe SPRC, di yang induktor tambahan terhubung secara paralel dengankapasitor resonan di SRC. Namun, ada banyakkemungkinan kombinasi dari rangkaian tangki resonan. TerperinciAnalisis dapat ditemukan di Referensi [31].

kali. Blok kontrol mendasar dalam IC mencakuperror fi penguat er, tegangan yang dikendalikan-osilator (VCO), satu-sho

generator dengan nol gelombang-persimpangan deteksi pembanding,dan tingkat keluaran untuk mendorong saklar aktif. IC khastermasuk UC1861-UC1864 untuk aplikasi ZVS dan UC 1865-UC 1868 untuk aplikasi ZCS [32]. Gambar 15.30 menunjukkankontroler diagram blok dari UC 1864.

Frekuensi beralih maksimum dan minimum (yaitu,max danfmin) dikendalikan oleh resistor Range dan Rmin dan

kapasitor C VCO ;fmax danfmin dapat dinyatakan sebagai

max 3: 6

dr ange= R minTHC VCOdan min 3: 6

RminCVCO D15: 3t

Rentang frekuensi Df kemudian sama dengan

Df fmax fmin 3: 6

Range CVCO D15: 4

15.1 Kontrol Sirkuit untuk ResonantKonverter

Rentang frekuensi IC adalah dari 10 kHz ke 1 MHz.

Frekuensi output dari osilator dikendalikan oleherror fi penguat er (E = A) output. Contoh dari ZVS-MRmaju converter ditunjukkan pada Gambar 15.31.

Sejak 1985s, berbagai kontrol sirkuit terpadu (IC) untukkonverter resonansi telah dikembangkan. Beberapa umumIC untuk konverter yang berbeda dijelaskan dalam bagian ini.

15.1 .2 Tahap-Bergeser, VT B Circuit

15.1 .1 RCS dan MRC

Peraturan output dalam banyak resonansi-jenis konverter, sepertiQRCs dan MRC, yang dicapai dengan mengendalikan switchingfrekuensi. Aplikasi ZCS memerlukan dikendalikan switch-on

kali saat aplikasi ZVS memerlukan dikendalikan switch-off

The UCC3895 adalah fase-shift PWM controller yang bisamenghasilkan pergeseran pola fase satu setengah jembatan denganmenghargai orang lain. Diagram aplikasi ditampilkan dalamGambar. 15.32.

Keempat output OUTA, outb, OUTC, dan outd adalahdigunakan untuk menggerakkan MOSFET dalam penuh jembatan. Mati w

antara OUTA dan outb dikendalikan oleh DELAB danwaktu mati antara OUTC dan outd dikendalikan oleh

GAMBAR 15.30 Kontroler diagram blok UC1864 (Courtesy of Unitrode Corp dan Texas Instruments, www.ti.com).


11/18


GAMBAR 15.31 The ZVS-MR converter maju (Courtesy of Unitrode Corp dan Texas Instruments, www.ti.com).

GAMBAR 15,32 Diagram aplikasi UCC3895 (Courtesy of Unitrode Corp dan Texas Instruments, www.ti.com).


12/18


LF

1-p h aseAC sup p ly

Cr

Q2 Ds2S W1

LrCF

DFDELCD. Penundaan terpisah disediakan untuk dua setengah-jembatanuntuk mengakomodasi perbedaan pengisian kapasitor resonanarus. Penundaan dalam setiap set didekati oleh

tDELAY25_10Y12RDEL

25 ns0: 75V CSVSebuah DS 0: 5

D15: 5

dimanaRDEL adalah nilai resistor dihubungkan antara DELAB atau

DELCD ke tanah.Periode osilator ditentukan olehRT dan CT . Ini

didefinisikan sebagai

tOSC 5RT CT

120 ns48

D15: 6

GAMBAR 15,34sirkuit.

EP-QR dorongan-jenis koreksi ac-dc faktor daya

Frekuensi operasi maksimum adalah 1 MHz. Pergeseran fasaantara dua set sinyal dikendalikan oleh tanjakantegangan dan kesalahan penguat keluaran fi er dengan band-7 MHzlebar.

15.11 E-cenderung Periode UASI-ResonantEP- R Converter

Umumnya, konverter resonan dan quasi-resonan mengoperasikandengan kontrol frekuensi. Diperpanjang-periode kuasi-resonankonverter yang diusulkan oleh Barbi [33] menawarkan solusi sederhana untukmemodifikasi konverter yang ada sulit beralih ke beralih soft-yang dengan operasi frekuensi konstan. Hal ini membuat keduaOutput fi lter desain dan kontrol sederhana. Gambar 15.33 menunjukkanstandar hard-switched meningkatkan tipe converter PFC. Didalamcircuit-switched keras, utama beralih SW1 bisa dikenakanuntuk signifikan beralih stres karena pemulihan terbaliksaat ini diodaDFbisa berlebihan ketika SW1 diaktifkanpada. Dalam prakteknya, induktor saturable kecil dapat ditambahkan di

seri dengan kekuatan diodaDF untuk mengurangi di = dt darisaat reverse-recovery. Selain itu, opsional R-Csnubber dapat ditambahkan di SW1 untuk mengurangi dv = dt dariSW1. Komponen-komponen reaktansi tambahan dapat, pada kenyataannya,

digunakandalam EP-QR sirkuit untuk mencapai soft switching, seperti ditunjukkan pada

Gambar.15,34. Komponen resonansiLr dan Cr memiliki nilai kecildan bisa datang dari sirkuit snubber dari keras- standarberalih converter. Dengan demikian, satu-satunya komponen tambahansaklar tambahan Q2. Induktor resonan kecil dimasukkan ke dalamseri dengan saklar SW1 utama sehingga SW1 dapat diaktifkandi bawah kondisi ZC dan di = dt masalah reverse yangpemulihan saat dihilangkan. Kapasitor resonan Cr aku s

LF

1-p h aseAC sup p ly SW

DF

CF

digunakan untuk menyimpan energi dalam rangka menciptakan kondisi u

softswitching. Itu Q2 digunakan untuk mengontrol resonansi selamautama beralih transisi. Perlu dicatat bahwa semua kekuasaanperangkat termasuk SW1, Q1, dan daya utama diodaDF adalahdiaktifkan dan dinonaktifkan bawah ZV dan = atau kondisi ZC. Oleh karbesar di = dt masalah karena pemulihan kebalikan daridaya dioda bisa dihilangkan. Metode soft-switchingteknik yang efektif untuk EMI penindasan.

Bersama-sama dengan teknik koreksi faktor daya, lunakberalih konverter menawarkan solusi lengkap untuk memenuhi EMIperaturan untuk kedua dilakukan dan terpancar EMI. Opera- Thetion dari sirkuit EP-QR meningkatkan PFC [34, 35] dapat digambarkandalam enam mode (a-f) seperti ditunjukkan pada Gambar. 15.35. Sesuai d

bentuk gelombang ideal termasuk dalam Gambar. 15,36.

15.11.1 Circuit Operasi

Interval Saya (T0t1). Karena induktor resonanLr , Yangmembatasi di = dt saklar saat ini, saklar SW1 dihidupkanpada kondisi nol-saat ini dengan sinyal gating positif VGS1 untukmemulai siklus switching di tuntuk . Saat ini diDF dialihkan keinduktorLr . KarenaDF masih melakukan selama ini singkat

DFLr

AKU SV

Cr

VCr

ICR

(A)

VG2

OLr

AKU SV

Cr

VILR Cr

ICR

(B)

OILR

AKU S

VCr

LCr

ICR

(C)

r VOILR

AKU S

VCr

LCr

ICR

(D)

r VOILR

DF

VAKU S

VCr

Cr

ICR

(E)

AKU S O

(F)

GAMBAR 15,33 Meningkatkan tipe sirkuit ac-dc koreksi faktor daya.GAMBAR 15,35 mode operasi dari EP-QR meningkatkan-jenis daya ac-dcFaktor sirkuit koreksi.


13/18


V

V

GS 1

GS 2

V O / Zn

iL rAKU S

VV

CrO

teV

VS W1

O

VV

Q2O

V O / ZnAKU S

IC r t

t0 t 1tatbt2 t 3Saya IIIIIIV V t4

V Saya

GAMBAR 15,36 ideal bentuk gelombang dari EP-QR meningkatkan-jenis daya ac-dcFaktor sirkuit koreksi.

dioda dari SW1. Saat ini dibatasi olehLr dan dengan demikian Q2 adalahdiaktifkan di bawah kondisi nol-saat ini. Karena antidioda paralel SW1 adalah melakukan, tegangan di SW1 adalahdijepit dengan tegangan on-keadaan dioda antiparalel.Oleh karena itu SW1 dapat dimatikan di (dekat) nol-teganganKondisi sebelum tt2, di mana paruh keduasiklus resonansi berakhir.

Interval V (T2t3). Selama interval ini, tegangan melintasiCr kurang dari tegangan output Vo . Oleh karena itu,DF masihreverse-bias. Induktor saatAku S mengalir ke fl Cr sampai VCRmencapai Vo di tt3. Rangkaian ekuivalen direpresentasikan dalamGambar. 15.35e.

Interval VI (T3t4). Selama periode ini, resonansirkuit tidak dalam tindakan dan arus induktor AKU Sbiayaoutput kapasitor CF melaluiDF , Seperti dalam kasus klasikmeningkatkan tipe sirkuit PFC. Itu Cr dibebankan Vo dan Q2 dapatdimatikan pada kondisi nol-tegangan dan nol-saat ini. Angka15.35f menunjukkan topologi setara dengan modus operasi ini.

Singkatnya, SW1, Q2 danDF sepenuhnya beralih lembut.Karena dua resonansi setengah siklus berlangsung dalamloop tertutup di luar induktor utama, resonansi tinggipulsa tidak akan terjadi dalam arus induktor, sehingga membuatyang rata-rata mode aktif teknik kontrol mapanberlaku untuk suatu rangkaian QR. Untuk penuh lembut-switching dalamturn-off proses, komponen resonansi perludirancang sehingga arus resonansi puncak melebihinilai maksimum arus induktor. Khas diukurberalih bentuk gelombang dan lintasan SW1, Q2 danDF adalahditunjukkan pada Gambar. 15.37, Gambar. 15,38, dan Gambar. 15,39, masin

masing.

periode,DS2 masih bias terbalik dan dengan demikian tidak melakukan.Rangkaian topologi setara untuk jalan melakukan iniditunjukkan pada Gambar. 15.35a. Beralih resonansi Q2 tetap off di iniinterval.

Interval II (T1tsebuah). KapanDF mendapatkan kembali keadaan menghalangi,DS2menjadi bias maju. Yang pertama setengah dari siklus resonansiterjadi dan resonansi kapasitor Cr mulai debit danarus yang mengalir dalam lingkaran Cr -Q2 -Lr-SW1. Resonansi setengahsiklus berhenti saat tta karenaDS2 mencegah looparussayaCr dari fl karena arah oposisi. Itutegangan di Cr dibalik pada akhir interval ini. ItuRangkaian ekuivalen ditunjukkan pada Gambar. 15.35b.

Interval III (Tsebuahtb). Antara ta dan tb , Di saatLF danLrterus membangun. Interval ini adalah waktu yang panjang untukresonansi di mana energi dipompa keLr . Itusesuai rangkaian ekuivalen ditunjukkan pada Gambar. 15.35c.

Interval IV (Tbt2). Gambar 15.35d menunjukkan setarasirkuit untuk modus operasi ini. Sebelum SW1 dimatikan, yangparuh kedua siklus resonansi perlu terjadi agarbahwa kondisi nol-tegangan dapat dibuat untuk turn-offproses SW1. Paruh kedua siklus resonansi dimulaiketika saklar tambahan Q2 diaktifkan di ttb . Resonanmengalir kemudian arus yang melalui loopLr -Q2 -Cr-antiparallel

15.11.2 Desain Prosedur

Mengingat:

___

__

__

Tegangan input ac VsTegangan AC puncak Vsmax Dv Keluaran nominal tegangan dc Vo Dv Perpindahan frekuensi fSW (Hz)Output daya Po dw Riak arus masukan DI DathTegangan output riak DV DV

15.11.2.1 Resonant Tank DesainLangkah 1: Karena saat resonan puncak harus lebih besar daripuncak arus induktor (sama seperti baris masukan arus puncak) diUntuk mencapai soft-turn-off, perlu untuk menentukanpuncak arus masukanIsmax . Dengan asumsi lossless daya ac-dc

konversi,Ismax dapat diperkirakan dari yang luas- berikuttion:

Ismax_2Vo IoVsmax D15: 7

dimanaIo Po = Voadalah arus output maksimum.


14/18


(A) (B)

GAMBAR 15,37 (A) Tiriskan-sumber tegangan dan arus dari SW1; dan (b) beralih lokus SW1.

(A) (B)GAMBAR 15,38 (A) Tiriskan-sumber tegangan dan arus Q2 ; dan (b) beralih lokus Q2 .

(A) (B)

GAMBAR 15,39 (A) tegangan dan arus Diode; dan (b) beralih lokus dioda.


15/18

292 S.

Lr L

i dan . Chung

Langkah 2: kriteria Soft-switching

Zr_

dimanaZr

Vo

IsmaxD15: 8

V diSW

RL

Q

Cr

(A)

D C V outp Lr = Cradalah impedansi dari

Untuk frekuensi resonansi yang dipilihfr .Lr

tangki resonan.dan Cr dapatdiperoleh dari

Lr C r2pFr

D15: 9p

1 =

15.11.2.2 Komponen Ilter DesainRasio konversi minimum adalah

Mmin Vo = Vsmax 1

1 Dfsw = FrTe = Tsw D15: 10

L D

RL

V diCr

Q

LrC

S W

V out

(B)

dimana Tsw 1 = FSW dan te adalah periode yang diperpanjang. DariPersamaan.(5.10), minimum te dapat diperkirakan.

Periode turn-on dari SW1 adalahSW

Lr D

RL

Tonsw1 te 1 = fr

L_VNilai induktorLdiperoleh dari

D15: 11 V di

Cr

Q L C V out

Tonsw1D15: 12smax

DI

DVFi lter nilai kapasitor Cdapat ditentukan dari

!

CTs = P dosa dIo= Sayasmax Y1

_ _(C)

GAMBAR 15,40 Sebuah keluarga EP-QR konverter: (a) Buck converter; (B) meningkatkan converter; dan (c) fl yback converter.

Io D15: 13 dimana Ts 1 = fsadalah periode pasokan tegangan acfrekuensi.

GAMBAR 15,41 (A) Dilakukan EMI dari converter fl yback keras-switched; dan (b) terpancar EMI dari converter keras-switched fl yback.


16/18


(A) (B)

GAMBAR 15,42 (A) Dilakukan EMI dari converter fl yback beralih lunak; dan (b) terpancar EMI dari converter fl yback beralih lembut.

15.12. Soft-Switching dan EMI

Penekanan

Sebuah keluarga EP-QR konverter ditampilkan pada Gambar. 15.40. Merekamemancarkan emisi EMI telah dibandingkan dengan yang darirekan-rekan mereka keras-switched [36]. Gambar 15.41a, b menunjukkanemisi EMI yang dilakukan dari hard-switched fl ybackconverter dan satu beralih lembut, masing-masing. Terpancar merekaEmisi EMI termasuk dalam Gambar. 15,42. Kedua konverter yangdiuji pada daya output 50W. Tidak fi khusus penyaringan ataulangkah-langkah melindungi telah diambil selama pengukuran.Hal ini jelas dari pengukuran yang lembut-switching adalahcara yang efektif untuk EMI penindasan.

sirkuit snubber metrik dengan satu turn-on induktor dan satuturn-off kapasitor. Turn-off snubber kapasitor Cs aku s

dijepit oleh kapasitor lain Cc . Pada akhir setiap beralihsiklus, energi snubber yang dibuang ke Cc dan kemudiandibuang ke bus dc melalui resistor discharge. Dalam rangkauntuk mengurangi kerugian snubber, resistor debit dapatdigantikan oleh sirkuit modus diaktifkan. Dengan cara ini, Undelandsnubber dapat menjadi snubber dengan pemulihan energi. ItuMcMurray snubber simetris. Kedua turn-off

15,13 Snubbers dan Soft-Switching untukigh Daya Perangkat

Hari ini, sebagian besar kekuatan menengah (hingga 200 kVA) dantegangan menengah (hingga 800 V) inverter sulit-switched.Dibandingkan dengan daya rendah beralih modus pasokan listrik, yangtegangan tinggi yang terlibat dalam inverter daya membuat dv = dt,di = dt, dan beralih masalah stres yang lebih serius. Dalam addi-tion, pemulihan kebalikan dari dioda kekuasaan di leg inverterdapat menyebabkan lonjakan arus yang sangat tajam, mengarah ke EMI parahmasalah. Perlu dicatat bahwa beberapa perangkat daya tinggiseperti thyristor GTO tidak memiliki operasi yang aman persegidaerah (SOA). Oleh karena itu penting bahwa stres beralihmereka menjalani harus berada dalam batas-batas mereka. Umumnya digunakanupaya perlindungan termasuk penggunaan sirkuit snubber untukmelindungi perangkat daya tinggi.

Di antara berbagai snubbers, dua sirkuit snubber yang paling baikdikenal untuk aplikasi di inverter daya. Mereka adalahUndeland snubber [37] (Gambar. 15,43) dan McMurray snubbersirkuit [38] (Gambar. 15.44). The Undeland snubber adalah asimetris

GAMBAR 15,43 Undeland snubber.

GAMBAR 15.44 McMurray snubber.


17/18


Ide tiang nant. Dengan menggabungkan komponen fi lter keoperasi inverter, kondisi resonansi dan dengan demikian nol volta -ge = kondisi saat ini dapat dibuat untuk switch inverter.

Pada bagian ini, inverter beralih lunak berikutdijelaskan.

Pendekatan A: Resonant inverter dc link:

1.

2.3.4.5.

resonansi (berdenyut) inverter dc Link;

aktif-dijepit resonan inverter dc Link;inverter resonan dengan stres tegangan minimum;inverter beralih lembut quasi-resonan; danparalel resonansi inverter dc Link.GAMBAR 15,45 McMurray snubber dengan pemulihan energi.

kapasitor snubber berbagi saat bersamaan selama mematikan.Tegangan transien dibatasi oleh kapasitor yang paling dekat denganmemutar-off perangkat karena induktansi liar yang lainkapasitor akan mencegah berbagi saat seketika. Ituturn-on induktor memerlukan koneksi titik tengah. Snubberenergi didisipasikan ke snubber resistor. Seperti Unde-snubber tanah, snubber McMurray dapat dimodifikasi menjadienergi pemulihan snubber. Dengan menggunakan transformasi energi pemulihanmantan seperti ditunjukkan pada Gambar. 15.45. snubber ini menjadiregeneratif satu. Meskipun sirkuit regeneratif lain memilikitelah diusulkan, kompleksitas mereka membuat mereka tidak menarik diaplikasi industri. Selain itu, mereka tidak tentumemecahkan masalah pemulihan terbalik daya dioda.

Meskipun penggunaan sirkuit snubber dapat mengurangi beralihstres dalam perangkat listrik, kerugian switching sebenarnya teredamke resistor snubber kecuali snubbers regeneratif adalahdigunakan. Hilangnya beralih masih merupakan faktor pembatas ke tinggioperasi frekuensi inverter daya. Namun, munculnya parateknik soft-switching yang membuka cara baru untuk menggunakan tinggifrekuensi operasi inverter. Karena switching lintasanswitch diaktifkan soft-dekat dengan tegangan dan arussumbu, kekuatan lebih cepat perangkat elektronik dengan SOA kecil bisa, diPrinsip, digunakan. Secara umum, baik ZVS dan ZCS dapat mengurangiberalih kerugian dalam switch power-daya tinggi. Namun, untukswitch daya dengan arus ekor, seperti IGBT, ZCS lebihefektif daripada ZVS.

Pendekatan B: inverter tiang Resonant:

6. inverter resonan tiang;7. tambahan inverter resonan tiang; dan8. tambahan resonansi inverter tiang commutated.

Tipe 1 adalah resonansi Link dc inverter [39-41], yang menetapkantegangan dc Link ke osilasi sehingga instants nol-tegangandiciptakan secara berkala untuk ZVS. Meskipun potensi tunganTages bahwa pendekatan beralih lunak ini dapat menawarkan, baru-baru ini

meninjau pada topologi link yang resonan yang ada untuk inverter [42]menyimpulkan bahwa hasil sistem dc link yang resonan dalampeningkatan kompleksitas sirkuit dan spektrum frekuensidibatasi oleh kebutuhan untuk menggunakan modulasi kepadatan pulsa

terpisahkan(PHPT) bila dibandingkan dengan standar hard-switchedinverter. Selain itu, puncak berdenyut Link teganganinverter Link resonansi adalah dua kali dari tegangan dc link dalamhard-switched inverter standar. Meskipun sirkuit penjepit(Tipe 2) dapat digunakan untuk membatasi tegangan puncak ke 1,3-1,5 perUnit [41], perangkat listrik dengan tegangan yang lebih tinggi dari yang nor

peringkat harus digunakan.Sirkuit Jenis 3 - 5 mempekerjakan tahap depan modus beralih

sirkuit, yang menarik tegangan dc link nol sesaatsetiap kali inverter switching diperlukan. Ini lembut-switching

Pendekatan tidak menyebabkan stres tegangan ekstra untuk inverterdan karenanya rating tegangan dari perangkat listrik hanya 1 perUnit. Seperti kondisi ZVS dapat dibuat setiap saat, adahampir tidak ada pembatasan dalam strategi PWM. Oleh karena itu, baik-skema PWM didirikan dikembangkan dalam dua dekade terakhirdapat digunakan. Dalam beberapa hal, pendekatan ini mirip denganbeberapa teknik pergantian dc-sisi yang diusulkan di masa laluuntuk inverter thyristor [43, 44], meskipun ini dc-side syarakatteknik tasi digunakan untuk mematikan thyristor dalaminverter jembatan dan tidak terutama dikembangkan untuk soft-switching.

Sirkuit Jenis 6 - 8 mempertahankan penggunaan link dc konstantegangan. Mereka menggabungkan penggunaan komponen resonansidan = atau komponen fi lter ke sirkuit operasi inverter.Pendekatan ini sangat berguna untuk aplikasi inverter diyang lters fi output diperlukan. Contohnya termasuk tanpa ditundapasokan listrik ruptible (UPS) dan inverter dengan lters keluaran fiuntuk motor drive. Komponen LC fi lter dapat membentuksirkuit resonan tambahan yang membuat-kondisi beralih soft-tions. Namun, ini cenderung memiliki daya tinggi perangkat countdan memerlukan strategi kontrol yang kompleks.

15.14 Soft-Switching DC-AC PowerInverter

Teknik lembut-switching tidak hanya menawarkan penguranganberalih kerugian dan kebutuhan termal, tetapi juga memungkinkankemungkinan frekuensi tinggi dan operasi snubberless.Peningkatan kinerja sirkuit dan efisiensi serta pengurangantion emisi EMI dapat dicapai. Untuk tegangan nolswitching (ZVS) aplikasi inverter, dua pendekatan utamayang memungkinkan inverter untuk menjadi telah diusulkan beralih lembut.Pendekatan pertama menarik tegangan dc link nol momenta-rily sehingga switch inverter dapat diaktifkan dan dinonaktifkandengan ZVS. Resonansi Link dc dan inverter quasi-resonanmasuk kategori ini. Pendekatan kedua menggunakan reso- yang


18/18

handbook electronica-de-potencia-rashid-ingles2.en.id.pdf

Documents