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25 kW SiC直流快充设计指南(第四部分):DC-DC级的设计考虑因素和仿真 ... ... ... ...

2022-5-11 09:30| 发布者: 闪电| 查看: 127| 评论: 0

摘要: 在本部分中,我们将介绍我们的工程团队遵循的一些DC-DC级的设计过程。具体而言,我们将讲解开发这种转换器的关键设计考虑因素和权衡,尤其是围绕磁性元件的定义,并讨论了电源仿真和所做的设计决策。在第四部分中, ...



谐振电感(LRESONANT)






谐振电感值需要根据DAB-PS中变压器的漏感进行调整。理论上,在某些设计中,变压器的固有漏感可用于实现支持ZVS的必要谐振。然而,在像本项目这样的高功率应用中,情况并非如此,因此所选的谐振电感值需要补充变压器的漏感。


公式2定义了DAB-PS转换器的输出功率、初级和次级电压、开关频率、相移和谐振电感(谐振电感 + 变压器漏感)之间的关系。根据功率转换器中的典型情况,已证明fs值越高,所需的电感就越小。



其中,P是DAB的功率传输,VPRIM是初级电压,VSEC是次级电压,ɣ是相移,fs是开关频率,LRESONANT+LEAKAGE是谐振电感 + 变压器漏感。该公式基于简化的线性化模型,但对初始估值很有用。


通过应用公式2并将其与25 kW直流充电桩的规格进行比较,可以确定将LRESONANT与LLEAK的和取值为 22 µH左右会是一个合理的假设。表2显示,对于最坏情况(VSEC = 200 V),可以在留有一定的裕量的条件下提供10 kW的额定输出功率,因为从谐振角度来看,理想情况下的最大功率传输为11.57 kW。


表2.在整个输出电压范围内满足输出功率规格所需的 LRESONANT+LEAK


励磁电感(LM)



励磁电感(LM)在优化变压器尺寸方面发挥着重要作用,并且还会影响整体效率。对于给定的初级电压,较高的LM将转化为较低的励磁电流(IM),从而降低流过磁芯的总磁通量,缩小所需的有效横截面积(Ae)(公式3、4和5),这会有利于变压器更紧凑。


尽管如此,较高的LM值意味着所需匝数(n1)的增加,在工作于高RMS电流的系统中(如本示例中的25 kW 电动汽车充电桩设计),这会导致导线横截面积的增加(以使传导损耗得到控制),然后导致变压器尺寸的增加,以便能够在磁芯的可用绕组区域中容纳磁芯。



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