改进型倍流整流式zvs三电平dc—dc变换器 improved current-double-rectifier zvs three-level dc-dc converter.pdfVIP

第 5期 电 源 学 报 NO．5 2011年 9月 JournalofPowerSupply Sep．2011 改进型倍流整流式ZVS三电平DC—DC变换器 孙铁成，邓云飞，刘 策 ，韩景薇 ，刘 品言 (哈尔滨工业大学电气工程 系，哈尔滨市 150001) 摘要 ：针对基本 zVS三 电平 变换 器的缺点 ，论 文提 出了一种改进型倍流整流式零 电压开关三 电平 变换 器。该变 换器在基本ZvS三 电平变换器拓扑 的变压器原边加入 了辅助 网络 ，利用辅助谐振 网络实现滞后臂的零 电压开关 ， 副边采用倍流整流 电路 ．使整流二极管 自然换流 ，解决 了变压器副边 电压过冲和 占空比丢失 的问题。与基本 zvs三 电平变换器相 比．该变换器具有辅助 网络简单、实现零 电压范围宽、副边无 电压过冲和 占空 比丢失以及控制方式灵 活等优 点。文 中详细分析 了变换器的工作原理 ，并通过一 台24V／lOA，80kHz的实验样机进行 了验证 。 关键词 ：三 电平 变换 器 ；辅助 网络 ；零 电压 开关 ；倍流整 流 中图分类号：TM46 文献标志码 ：A 文章编号：CN12—1420(2011)05—0025—07 引言 效地降低开关管两端的电压应力 ，并能够减小输 出 电压 的谐波 ，这使得三电平变换器在高输入 电压 、 近年来 ，随着个人 电子计算机、通信 电源、微小 大功率场合得到了广泛的应用。 型电器设备 的发展 ，以及 空间技术实 际应用 的需 为了能够使变换器工作在高压大功率的场合 ， 求 ．要求 DC—DCPWM变换器有更小 的体积 、更轻 并解决传统 ZVS三电平变换器整流二极管两端存 的重量和更高的功率密度 ，这就要求DC—DCPWM 在的电压过冲现象，滞后臂开关管实现 ZVS困难 的 变换器具有更高 的开关频率 。但对于常规的DC— 问题，本文提出了一种改进型倍流整流式ZVS三电 DCPWM变换器 ．它存在滞后桥臂零 电压开关范围 平变换器 。该拓扑在变压器 的原边加入 了辅助 网 窄、占空 比丢失严重 、输 出整流二极管反 向电压过 络 。为滞后臂实现零 电压提供能量 ，拓宽了变换器 冲 、转换效率较低等不足之处[3-53。而且提高开关频 实现 ZVS的负载范围；变压器副边采用倍流整流电 率必然会带来相应 的问题 ，例如开关损耗增大 、严 路 。使整流二极管 自然换流，有效地解决了变压器 重的电磁干扰等。在这种情况下 ，软开关技术应运 副边电压过冲和 占空 比丢失的问题。最后通过一台 而生㈣ 。 24V／10A，80kHz的实验样机对变换器原理进行 为了使 电气设备更加绿色环保 ，一些世界性的 了验证。 学术组织制定 了一些限制输人 电流谐波的标准 ，为 了达到这些标准 。广泛采用了功率 因数校正技术 ， 1工作原理 但采用这项技术后 ，直流母线电压通常会达到 800 V左右 ，这给后级电路器件选择增加了难度 ，尤其是 图 1所示为改进型倍流整流式 ZVS三 电平变 功率开关管的选择较为 困难 。高电压 MOSFET开关 换器拓扑。变换器采用斩波加移相的控制方式 ，三 管可选范 围小 、价格 高且通态 电阻和导通损耗较 电平变换器的超前臂 由开关管 Q～Q及其反并联二 大 ，使变换器的效率降低 姗。而三 电平拓扑可 以有 极管 D～D4、结电容 C～ 组成 ；滞后臂由开关管 Qs