零壓零流開關(guān)電源的研究與應(yīng)用

1、零壓零流開關(guān)電源的研究與應(yīng)用目前,具有諧振軟開關(guān)和控制特點(diǎn)的,相移全橋零pwm(fbzvspwm)變換器得到了廣泛應(yīng)用,因?yàn)楣β书_關(guān)器件實(shí)現(xiàn)了零電壓開關(guān),從而減小了開關(guān)損耗,提高了電源系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但是,fbzvspwm變換器仍然存在占空比走失嚴(yán)峻、環(huán)路導(dǎo)通損耗大等缺點(diǎn)。為此,在以上討論的基礎(chǔ)之上,本文提出了一種新型的零電壓零拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),充實(shí)了器件的運(yùn)行狀態(tài),通過分析和實(shí)驗(yàn)討論,實(shí)現(xiàn)了變換器的零壓零流開關(guān)特性,并已勝利用于通信。2 工作原理相移全橋零壓零流pwm(fbzvzcspwm)逆變的結(jié)構(gòu)1所示。s1s4為功率開關(guān)器件,d1d4為器件自身反并,d5和d6為阻斷二極管,c1c2為s1和s2的

2、旁路,cb為隔直電容。零壓零流逆變電路的相關(guān)波形2所示。在零壓零流軟開關(guān)逆變電路的工作過程中,半個(gè)周期有六種工作模式,3所示。詳細(xì)工作過程如下：mode1:t0t1期間,s1、s4導(dǎo)通,uab=ui,t向次級(jí)傳遞能量,隔直電容cb電壓線性升高。mode2:t1t2期間,s1關(guān)斷,s4仍然導(dǎo)通,s1兩端并聯(lián)電容c1充電至ui,s2兩端并聯(lián)電容放電至零時(shí),s2的反并聯(lián)二極管d2導(dǎo)通,若s2隨后導(dǎo)通,即為零電壓導(dǎo)通。mode3:t2t3期間,s1、s4導(dǎo)通,uab=0,隔直電容cb電壓所有加在變壓器t漏感上,初級(jí)電流線性下降至零。t3t4期間,s2、s4導(dǎo)通,阻斷二極管d6阻擋初級(jí)電流反向流淌,變壓

3、器初級(jí)無電流流過,仍將保持為零。mode5:t4t5期間,s4關(guān)斷,s2導(dǎo)通。因?yàn)槌跫?jí)無電流流過,s4的關(guān)斷為零電流關(guān)斷,電路處于開路狀態(tài)。mode6:t5t6期間,s2、s3導(dǎo)通,初級(jí)電流瞬時(shí)仍保持為零。隨后,初級(jí)電流增大,隔直電容電壓線性下降,變壓器初級(jí)向次級(jí)傳遞能量。3 電路特點(diǎn)零壓零流軟開關(guān)逆變電路利用了與滯后臂串聯(lián)阻斷二極管的阻斷工作特性,可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)超前臂功率器件的零電壓開關(guān)和延遲臂功率器件的零電流開關(guān)。3.1 超前臂功率器件的零電壓開關(guān)與零壓軟開關(guān)逆變電路一樣,零壓零流軟開關(guān)逆變電路超前臂功率器件的零電壓開通可通過輸出濾波中的能量來實(shí)現(xiàn),其軟開關(guān)程度主要取決于旁路電容和

4、原邊電流。旁路電容充放電時(shí)光為：t=2cui / ip式中：ui輸入直流電壓;c超前臂功率器件旁路電容量;ip初級(jí)電流,類似一個(gè)恒流源。功率器件開通時(shí),變壓器初級(jí)電流已通過器件反并二極管流淌,集射極間電壓為零。若旁路電容量較大,電路不僅可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通,而且可減小的關(guān)斷損耗。3.2 延遲臂功率器件的零流開關(guān)在續(xù)流階段,變壓器初級(jí)電流保持為零,延遲臂功率器件的開通和關(guān)斷都將在零電流條件下完成的,減小了igbt的開關(guān)損耗。假如延遲臂實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān),初級(jí)電流必需在延遲臂關(guān)斷之前從負(fù)載電流減小為零,并在此后保持為零。初級(jí)電流從負(fù)載電流降低為零的時(shí)光為：t=4llkcb / dts式中：

5、llk主變壓器漏感量;cb隔直電容量;d占空比;ts開關(guān)周期。從上式可以看出,電流下降時(shí)光與負(fù)載無關(guān),因此,假如開關(guān)時(shí)光設(shè)置合適,延遲臂可以在隨意負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)。4 實(shí)驗(yàn)討論采納fb-zvzcs-pwm變換器,勝利研制出大功率通信開關(guān)電源。詳細(xì)技術(shù)參數(shù)如下：輸入電壓：三相380v開關(guān)頻率：25khz輸出功率：3kw效率：92超前臂功率器件的電流波形和集射極間電壓波形、延遲臂功率器件的電流波形和集射極間電壓波形、變壓器初級(jí)電流波形和逆變電路中點(diǎn)電壓波形4所示,其中,(a)(c)(e)為仿真波形,(b)(d)(f)為實(shí)驗(yàn)波形。5 結(jié)語通過以上分析和實(shí)驗(yàn)討論,得出以下結(jié)論：（1）fb-zvzcs-pwm逆變電路可在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)超前臂功率器件的零電壓和延遲臂功率器件的零電流開關(guān);（2）續(xù)流階段,變壓器初級(jí)電流為零,有