宽zvs负载范围4开关三电平直流变换器 four switches three-level dc-dc converter with wide zvs load range.pdfVIP

第 6期 电 源 学 报 No．6 2012年 11月 JournalofPowerSupply NOV．2012 宽ZVS负载范围4开关三电平直流变换器 石 勇 (西安爱科赛博 电气股份有限公司，陕西 西安 710019) 摘要 ：提 出一种 4开关 PWM 三 电平 ZVS直流变换器，该变换器 由传统三 电平直流变换器和对称控制的半桥 直流变换器复合而成 。该 电路非常适合高压直流变换领域。该变换器具有如下优点：所有开关 串行联接 。每个开关器 件承受 2的电压应力；4开关构造输出三电平，可有效减小输入输出滤波器并提高变换器的动态响应时间；所有 开关器件在较宽的负载范围内实现软开关。文中分析 了该 电路 的37-作原理、软开关特性 以及输入输 出特性 ．并搭建 了一套实验装置验证 电路的基本工作原理。实验结果表明该电路工作原理正确，可以正常工作。 关键词 ：电力电子；三 电平 ：零 电压开关 中图分类号：TM311 文献标志码 ：A 文章编号：2095—2805(2012)06—0083—09 引言 本文提出一种 4开关 PWM三 电平 ZVSDC— DC变换器，该 电路为 目前结构最为简单的输入、输 高压DC—DC变换器有着广泛的用途 ．例如三 出三电平DC—DC变换器。该电路具有如下特点：所 相功率因数校正 电路的后级变换器、分布式 电源的 有开关器件承受 的电压应力；采用4开关构造 直流接 口变换[112】。为了获得 良好的电气性能．这些 输出三 电平 ，可大大降低输出滤波器的谐波含量， DC—DC变换器的直流母线电压通常在 800V以上 ， 有效提高系统的动态响应指标：所有开关器件在较 有的可达 1100V”【。虽然，l700V的开关器件 已得 大电压范围内可以实现零电压软开关；移相控制技 到普及。但其在高频条件下的表现仍不尽如人意。 术可用于电路的控制。文中首先介绍了电路的拓扑 如何为高压DC—DC变换器选择合适的开关器件仍 结构及基本工作原理：随后介绍了电路的软开关特 是个问题 。为了解决上述问题 ，巴西学者 J．Pinheiro 性 以及输入输 出关系；最后给出了实验结果和分 和 I．Barbi提 出了三电平直流变换器的概念 回。随 析，实验表明该电路工作原理正确可以正常工作 。 后，很多学者围绕着新型三电平电路拓扑、软开关 技术、控制技术展开了卓有成效的工作，极大地促 1电路拓扑结构 进 了直流三 电平技术 的发展l3~】21。文㈣中指出，目前 大多数三电平 电路实质上是半桥变换器，其输 出滤 图 1为 4开关 PWM zvs三电平 DC—DC变换 波器前的电压波形与传统的两 电平直流变换器一 器 电路拓扑。该电路由传统的二极管钳位三电平 致 。由于在输 出滤波器前的电压纹波较大 ，因此需 DC—DC变换器和一个对称控制半桥 电路构成。其 要较大的输 出滤波电感抑制流过 电感的纹波 电流 ， 中，二极管钳位三电平 DC—DC变换器由S到 S、钳 这样不仅仅增加 了装置的体积而且极大 的影响了 位二极管 Dd和 D 浮动电容 C册和 C 、T。及 C皿 系统的动态响应指标 。为了解决这一问题，学者先 组成。 的初始 电压 由电路结构所确定为 ／2。正 后提出几种新型输入、输 出三电平直流变换器[13-15】。 常工作时，在 S与 S 同时导通时间内输人给 C皿充