
推挽变换器与推挽谐振变换器的原理及其建模
2023-11-02 09:42:50
晨欣小编
推挽变换器是一种常见的电力转换设备,可将直流电转换为可控的交流电。它由四个开关器件组成,通常是两个开关管和两个二极管。推挽变换器的原理基于交替打开和关闭这些开关器件,从而在电感和电容组成的谐振电路中产生输出电压。
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推挽变换器的工作原理是利用开关管进行周期性导通和截止,从而改变电感储能和功率传输的路径。当开关管导通时,电感中储存的电能将传输到输出端,并且输出电压产生;当开关管截止时,二极管将获得反向电压并导通,以维持电感电压。首先,我们来分析推挽变换器的工作模式。
1. 工作模式:
- 非重叠模式:在这种模式下,开关管不会同时导通。一个开关管导通时,另一个开关管必然截止。这确保了开关管之间不存在短路,并且避免了功率损耗。
- 重叠模式:在这种模式下,开关管导通时间会有一定的重叠,以充分利用谐振过程中的能量并提高效率。
2. 谐振过程:
- 当开关管导通时,通过电感的电流线性增加,同时储存电能;
- 当开关管截止时,电感中储存的电能会释放到电容中,使电容充电,电感电流逐渐减小;
- 当电感电流减小到零时,二极管导通,并且维持电感电压以维持输出电压;
- 在此过程中,电感和电容之间的谐振产生和消耗能量的周期性循环。
推挽谐振变换器则是在推挽变换器的基础上增加了谐振电路,以进一步提高转换效率和限制开关管和二极管在切换过程中产生的损耗。
3. 推挽谐振变换器的工作原理:
- 在开关管导通时,谐振电容和电感储存的能量互相转换,以实现储能和功率传输;
- 在开关管截止时,传递到输出端的能量最大化,并利用谐振电路将尾电感电压驱动到零。
推挽谐振变换器与推挽变换器相比,有以下几个优点:
- 降低了开关管和二极管的损耗,因为谐振电路可以减小开关动作时的电压和电流;
- 提高了转换效率,因为能量在谐振电路中有更好的匹配和传输;
- 减小了开关器件的体积和成本,因为推挽谐振变换器对开关和二极管的要求相对较低。
举个例子来说明推挽谐振变换器的应用。在电动汽车的直流充电桩中,推挽谐振变换器广泛应用于直流电流向交流电流的转换。充电桩将输入的直流电能转换为可控的交流电,通过升压变压器进一步提高电压,以满足电动汽车的充电需求。推挽谐振变换器的高效率和可靠性使得电动汽车的充电过程更加可持续和便利。
总之,推挽变换器和推挽谐振变换器作为电力转换的关键设备,其原理和建模中涉及的谐振过程和工作模式的理解对于提高转换效率和降低能量损耗非常重要。通过分析和研究推挽变换器和推挽谐振变换器的原理,我们可以更好地理解其工作机制,并为其在实际应用中的优化设计和操作提供指导。
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