文档介绍：电力电子
谢俊虎
Zeta电路
本讲的主要内容
Zeta电路的基本结构
基本工作原理
应用举例
MATLAB仿真及其分析
1 Zeta电路的基本结构
基本的Zeta电路是含有四个储能元件,2个电感,2个电容。如下图所示:
2 基本工作原理
在S处于通态期间,电源VIN经开关S向电感L1贮能同时,VIN和C1共同向负载RL供电,并向C2充电。待S关断后,L1经D0向C1冲电,其贮存的能量转移至C1。同时,C2向负载供电,L2的电流则经V0续流。Zeta斩波电路的输入输出关系为:
V0=DVIN/(1-D)
D为开关的占空比。
M)
开关闭合阶段:
开关断开阶段:
CCM模式下的电感电流和电压波形:
假定L1=L2
不连续电流模式(DCM)
M模式下的两个阶段外,还多出了一个二极管断流的阶段:
大家需要注意的是,此阶段流过电感L1和L2中的电流相等。并且电流大小不会变化(在假定器件都是理想的器件条件下)
DCM模式下的电感电流和电压波形:
3 应用举例
DC-DC变换器的PFC电路
当Zeta用于此功能电路时,一般Zeta电路工作在DCM模式下。
基于Zeta变换器的PFC电路仅在Zeta变换器前端添加一个LC高频滤波器和桥整流器。流经开关S的电流为高频三角波,其包络为输入交流电压的全波整流波形。由于开关周期远小于输入交流电压的周期,可以认为在每个开关周期中输入交流电压近似恒定。
定义输入交流电压为:Vin(t)=VPsinωt
式中,VP是输入交流峰值电压,ω是交流频率。在第一个工作状态,通过电感L1和L2的电流可表示为
iL1(t’,t)=(Vpt’/L1)sinωt-iLm
iL2(t’,t)=(Vpt’/L2)sinωt+iLm
式中,t’是一个开关周期内开关导通的时间,t为输入交流周期的时间。因此,交流输入电流可表示为 iin(t’,t)=iL1(t’,t)+iL2(t’,t)=(Vpt’/Le)sinωt
式中Le为Zeta变换器等效电感,其值为两个电感的并联值。