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一种新型电流型移相全桥软开关变换器
来源:本站整理  作者:佚名  2009-02-25 09:53:42



 1)开关模态l[t0~t1]
    t0时刻以前,原边电流通过主开关管VT2和VT4,负载由输出电容供电,如图3(a)所示。t1时刻,辅助开关管VTa1打开,CS2和Lr1开始谐振,如图3(b)所示,谐振电容电压的表达式为(初始电压为UCSl):


    经过半个谐振周期,电感电流为0,谐振电容电压变为一UCS1,故该模态持续时间:

   
    此时,VTa1可以零电流关断。
    2)开关模态2[t1~t2]
    t1时刻,由于并联电容的存在,VT2可以零电压关断。如图3(c)所示,输入电流通过CS1,漏感Llk,变压器的原边以及VT4,CS1电压的表达式为:

   
    副边电流通过VD1和VD4。t2时刻,电容两端电压降至为0,该模态持续时间:

   
    3)开关模态3[t2~t3]
    t2时刻,VT1零电压开通,如图3(d)所示,这期间该变换器像传统结构一样向负载供电。
    4)开关模态4[t3~t4]
    t3时刻,开通VT3,如图3(e)所示。VT3的电流开始线性增加,VT4的电流线性减小。表达式为:

   
    t4时刻,VT3的电流上升至输入电流,VT4的电流减小到0,该模态的持续时间:

   
    可见,VT3是零电流开通,VT4是零电流关断的。
    5)开关模态5[t4~t5]
    输入电流通过VT1和VT3,负载由输出电容供电,如图3(f)所示。变换器开始另一半周期的工作。

2 实现软开关的条件
   
由以上工作原理的分析,我们可知,变换器顺利实现软开关必须满足以下条件:
    (1)VT1和VT2必须有死区时间,且该死区时间不能太大,否则其并联电容将被正向充电,以至零电压丢失。以前文分析的半个周期为例,VT2关闭后的死区时间不能太大以至于VT1的并联电容重新被正向充电,那么由式(5)可得,死区时间应该满足

   
    (2)VT3和VT4的重叠时间要足够大,以保证两个下管的电流可以顺利转换。以前文分析的半个周期为例,重叠时间内应该要保证VT4的电流顺利降为0,VT3顺利的上升至输入电流Iin。则由(8)式可得,重叠时间应该满足

   


3 仿真结果及分析
   
为了验证文本提出的变换器的原理,在Pspice里设计了一个50kHZ的模型进行验证。输入电流为Iin=10A,输出电压Uo=325V。一个周期内各仿真波形如图4所示。(a)图所示为主开关管VT1的电压电流波形,从图上我们可以看出VT1可以零电压开通和关断。由于IGBT有拖尾电流效应,因而实际中两个上管可以用MOS管来代替IGBT;(b)图所示为主开关管VT3的电压电流波形,可见VT3顺利的实现零电流开通和关断;(c)图为辅助开关VTa1的电压电流波形,由于辅助电路引入谐振来帮助主开关管实现零电压,因而它是可以零电流工作的,不会给变换器增加额外的损耗。

4 结束语
   
本文提出了一种新型的移相控制电流型全桥PWM DC/DC变换器结构。该结构利用辅助网络来帮助两个上管实现零电压工作,利用变压器的漏感来实现两个下管零电流工作。最后的仿真也证明了理论的正确性。由于结构上的特性,该变换器在多路输出的应用中有更独特的效果。

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