Abstract
An active-clamped three-level rectifier (AC-TLR) is derived from the diode-clamped three-level inverter, by replacing the active switches and the diodes in the three-level inverter with the diodes and active switches, respectively. Novel isolated buck-boost converters, featuring single-stage conversion and soft-switching within wide operation range, are developed based on the proposed AC-TLR. By utilizing the AC-TLR, the voltage stress on the power devices and passive components, including the rectifying diodes, the active-clamping switches, the flying capacitor, and output filter capacitors, is reduced to the half of the output voltage. Low-voltage rating switching devices with better switching and conduction performances and a transformer with reduced turns ratio and parasitic parameters are used to enhance the efficiency. The full-bridge isolated buck-boost converter with the proposed AC-TLR is analyzed in detail as an example. An optimized phase-shift control strategy is employed to realize isolated buck and boost conversion. Soft switching of all of the switching devices in both the primary- and secondary-side circuits is achieved within the whole operation range by using the proposed AC-TLR and the phase-shift control strategy. Experimental results on a prototype with 380-V output verify the effectiveness of the proposed AC-TLR and its derived isolated buck-boost converters
چکیده
یک یکسوساز سه سطحی کلمپ اکتیو (AC-TLR) به دست آمده از اینورتر سه سطحی کلمپ دیودی، با جایگزینی سوئیچ های اکتیو و دیودها در اینورتر سه سطحی با دیودها و سوئیچ های اکتیو، ساخته شده است. مبدل های باک-بوست جدید با ویژگی تبدیل تک مرحله ای و سوئیچینگ نرم در محدوده عملیاتی وسیع، بر اساس ساختار پیشنهادی AC-TLR ارائه شده اند. با استفاده از AC-TLR، استرس ولتاژ روی المان های قدرت اکتیو و پسیو شامل دیودهای یکسو کننده، سوئیچ های کلمپ اکتیو، خازن شناور و خازن های فیلتر خروجی، به اندازه نصف ولتاژ خروجی کاهش می یابد. قطعات سوئیچینگ با نسبت ولتاژ کم و سوئیچینگ بهتر و عملکرد هدایتی و نیز یک ترانسفورماتور با نسبت تبدیل کاهش یافته و پارامترهای پارازیتی کمتر به منظور افزایش راندمان ساختار پیشنهادی به کار رفته است. مبدل باک-بوست ایزوله شده تمام پل با ساختار AC-TLR ی پیشنهادی به صورت دقیق مورد تحلیل قرار گرفته است. یک استراتژی کنترلی شیفت فاز بهینه سازی شده نیز به منظور ایجاد امکان تبدیل باک و بوست به صورت ایزوله شده به کار رفته است. سوئیچینگ نرم مربوط به تمامی قطعات سوئیچینگ هم در مدارهای سمت اولیه و هم ثانویه در کل محدوده عملیاتی با استفاده از ساختار پیشنهادی AC-TLR و نیز استراتژی کنترلی شیفت فاز حاصل شده است. نتایج عملی روی نمونه ای با خروجی 380 V تأییدکننده اثربخشی ساختار پیشنهادی AC-TLR و نیز مبدل‌های باک-بوست ایزوله شده به دست آمده از آن می باشد.
1-مقدمه
مبدل های DC-DC ی ایزوله شده به صورت گسترده ای برای کاربردهای مختلفی که در آنها ولتاژ ورودی خیلی کمتر و یا خیلی بیشتر از ولتاژ خروجی است، و یا در کاربردهایی که ایزوله سازی الکتریکی مورد نیاز است، مورد استفاده قرار می گیرند نظیر مبدل های منبع باتری در طبقات جلویی به منظور استفاده در منابع تغذیه بدون وقفه (UPS) و سیستم های قدرت مبتنی بر انرژی تجدید پذیر. شارژرهای باتری برای خودروهای برقی و نیز مبدل های ردگیری ماکزیمم نقطه توان (MPPT) برای سیستم های تولید برق مبتنی بر انرژی های تجدید پذیر از این دسته هستند...