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桥式大功率直流电源隔直电容如何抑制偏磁和计算容量?

全桥大功率直流电源隔直电容是怎样抑制偏磁的

在网络上关于桥式大功率直流电源隔直电容的分析与计算的资料比较少,在此咱们一起来简单分析一下。

首先上一个简单的全桥大功率直流电源开关部分的简图

桥式大功率直流电源隔直电容如何抑制偏磁和计算容量?

当全桥大功率直流电源没有隔直电容如上图

世界上由于任何事务都不能能绝对的一模一样,跟世界上没有两片相同的树叶一样,都有它细微的差别,Q1Q4与Q2Q3的占空比也是一样也会存在微小的差异。

全桥拓扑Q1Q4和Q2Q3是交替导通的,在此我们假设Q1Q4的占空比略微比Q2Q3的要大。

当Q1Q4导通时变压器原边绕组左正右负,当Q2Q3导通时变压器原边绕组右正左负,但由于每个周期Q1Q4的导通时间比Q2Q3的导通时间要长一点点,磁感应强度B每个周期偏一点点,很多一点点累加最终导致磁芯饱和,很危险。

当全桥大功率直流电源增加隔直电容C1如下图

桥式大功率直流电源隔直电容如何抑制偏磁和计算容量?

同上,我们假设Q1Q4占空比大于Q2Q3的占空比,对于隔直电容来讲,隔直电容上左边流到右边的时间大于右边流到左边的时间,Q1Q4导通时隔直C1充电,Q2Q3导通时隔直电容C1放电,电容充电时间与放电时间不一致,电容上电压出现一个直流偏执。

当Q1Q4导通时Np绕组上的电压为:输入电压减去隔直电容C1的偏执电压;当Q2Q3导通时,Np绕组上的电压为:输入电压加上隔直电容C1的偏执电压。出现了导通时间短时(Q2Q3通)Np绕组两端电压更高,导通时间长时(Q1Q4通)Np绕组两端电压低,最终伏秒平衡。

当然当Q2Q3占空比大于Q1Q4占空比时一样可以调节,您可以自己简单分析一下。

隔直电容C1的计算

桥式大功率直流电源隔直电容如何抑制偏磁和计算容量?

隔直电容C1在每个周期都处于充电与放电状态,C1上始终有一个电压波动(纹波),隔直电容C1的取值要适中,如果电容值选得太小C1上的波动电压会很大导致变压器绕组上的波形与方波差异比较大大功率直流电源不太好设计,假设电容值选得太大对于偏磁的动态抑制效果会不好。根据经验我们一般使之C1上的纹波电压大约在输入电压的10%左右。

估算C1的容值公式为

CV=it

C:为隔直电容C1的容值在这里是需要求的值

V:为纹波电压,假设输入电压为400V,则取10%的样子,40V

i:为隔直电容充电或放电电流的平均值,由于隔直电容C1与绕组Np是同一条通路上,所以i为大功率直流电源最大负载情况下的原边绕组平均电流(包括变压器传输电流与电感上的励磁电流)。

t:为电容充电时间或者放电时间(即Q1Q4的开通时间或者Q2Q3的开通时间)

注意:此为隔直电容的估算值,最终以调试值为准。

隔直电容C1的耐压

隔直电容在正常工作的情况下耐压值是很低的,但如果再大功率直流电源发生暂态异常或其他的情况下不好说,建议选择比输入电压更大的耐压值。   

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