ZVT-Boost电路原理图 - 面包板社区

Boost 电路用于在太阳能电池板(PV)电压较低的时候将其升压到逆变电路正常工作需要的电压值。当 PV 电压低于逆变电路正常工作所需要的电压时，Boost 处于工作状态；反之，系统进入 Bypass 状态，Boost 不工作。

由于 Boost 电路损耗较大，影响系统整体运行效率，为提高其转换效率，设计中采用软开关技术。图 3.7 为本项目采用的 ZVT-Boost 电路原理图。该拓扑主要有以下优点：①零电压导通②开关管电流与电压应力小③减小开关管的开关损耗和二极管的反向恢复损耗。

其中，Q1、D1、L1 和 Co分别为传统 Boost 电路所有的开关管、二极管、电感和输出电容。Q2、D2、 D3、L2 以及 Cr 为实现软开关所用到的 ZVT 电路，图中红色圈内器件。SCR1和 Relay 为系统进入单级模式时的 Bypass 电路。

Working Mode

ZVT-BOOST 的基本思想是：为实现主开关管的零电压开通，必须要将主开关管输出电容上的电荷释放到零，这一条件由辅助电路来实现。当主开关管零电压开通以后，辅助电路将停止工作。主开关管的零电压关断主要通过其自身输出电容和增加的 Cr 限制开关管电压的上升率来实现。

图 3.8 为 ZVT-Boost 主要工作波形ZVT-BOOST 在一个开关周期内该变换器有八种开关状态。分析前作如下假设：所有开关管、二极管、电感和电容均为理想元器件；电感 L 和电容 C 足够大，能保证在一个开关周期中，流过 L 的电流保持为 Iin 和 Co两端的电压保持为 Vo。(1) 模态 1[t0-t1] [如图 3.9(a)]：在 t0 时刻之前，主开关管 Q1 和辅助开关管 Q2 均处于关断状态，升压二极管 D1 导通。在 t0 时刻，开通 Q2，此时辅助电感电流 IL2 从 0 开始线性上升，而 D1 中的电流开始线性下降，在 t1 时刻，达到升压电感电流 Iin，D1的电流减小到 0，D1自然关断。（2) 模态 2[t1-t2] [如图 3.9(b)]：在此模态中，L2 开始与电容 Cq1 谐振，IL2 继续上升，而 Cq1 的电压开始下降。当 Cr 的电压下降到 0 时，Q1 体内的反向二极管 Dq1 导通，将 Q1的电压箝在零位。(3) 模态 3[t2-t3] [如图 3.9(c)]：在此模态中，Dq1 导通，L2 电流通过 Dq1 续流，此时开通 Q1就是零电压开通。可见，Q1开通时刻应该滞后于 Q2 的开通时刻。(4) 模态 4[t3-ta] [如图 3.9(d)]：在 t3 时刻关断 Q2，IL2 给 Cr充电，由于有 Cr，Q1为零电压关断。在 ta时刻，Vcr=Vo，D3导通，将 Vcr 箝在 Vo。(5) 模态 5[ta-t4] [如图 3.9(e)]：在此模态中，加在 La上的电压为-Vo，IL2 线性下降。在 t4 时刻，IL2 下降到 0。(6) 模态 6[t4-t5] [如图 3.9(f)]：在此模态中，Q1导通，D1 关断。升压电感电流流过 Q1，滤波电容给负载供电，其规律与不加辅助电路的 Boost 电路完全相同。(7) 模态 7[t5-t6] [如图 3.9(g)]：在 t5 时刻，Q1关断，升压电感电流给 Cq1 充电，同时 Cr放电，由于有 Cq1 和 Cr，Q1 是零电压关断。在 t6 时刻，Vcq1 上升到 Vo，Vcr 下降到 0，D1 自然导通，D3自然关断。(8) 模态 8[t6-t7] [如图 3.9(h)]：该模态与不加辅助电路的 Boost 电路一样，L1 和 Vin 给滤波电容和负载供电。在 t7 时刻，Q1 开通，开始另一个开关周期。

图 3.9 ZVT-Boost 模式示意图图 3.9 ZVT-Boost 模式示意图

Bypass 电路用 Relay 与 SCR 并联使用，其主要原因为：(1)在进行切断/闭合时，由于 Relay 的动作时间较长，其完全闭合需要 15ms 的时间，所以为了保证在工作模式切换时不断电，需要安装 SCR 来完成快速切换。(2)在正常导通工作时，由于 Relay 的导通损耗小于 SCR 的导通损耗，所以用 Relay 和 SCR 并联可以保证在稳态运行时减小系统损耗。

Working Mode

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