新型箝位馈能式FBZVZCSPWMDCDC变换器分析与研究.pdf

中国电工技术学会电力电子学会第十一届学术年会 新型箝位馈能式FB-ZVZCS PWM DC/DC 变换器分析与研究 孙强，史奔，陈桂涛， 西安理工大学自动化与信息工程学院，西安 710048 Email ：sq@xaut.edu.cn 摘 要 本文研究了一种新型箝位馈能式高压大功率FB-ZVZCS PWM DC/DC 变换器，通过在副边增加新型无源无损 箝位辅助网络，实现了超前臂的ZVS 和滞后臂的ZCS ，同时此辅助网络对副边整流电压过冲进行钳位，并将过充能量馈 于负载，减小了副边整流二极管电压应力、提高了整个变换器的效率和可靠性。最后在理论分析基础上，搭建的基于此拓扑 的12kW （1200V/10A）实验样机测试表明该拓扑可在宽负载范围内良好实现ZVZCS ，具有良好的应用前景。 关键词 变换器；移相控制；ZVZCS ； 1．引言 传统移相全桥ZVS PWM DC/DC 变换器电路由于 量被传 到电容C ；同理，D ~D 整流桥的反向恢复能 c3 1 4 具有拓扑简洁、控制方式简单、开关频率恒定、元器 量使 VDc 被传 到电容 C ，电容 C 上的能量最终 5 c3 c3 件应力小和功率变压器利用率较高等一系列优点。因 给负载。同时二极管VDc 和 VD 将副边整流二极管电 5 c6 此非常适合于高频、大功率和开 器件采用 IGBT 的 压箝位到输出电压V 。变换器主要工作波形如图2 所 o 应用场合。但是这种电路又有其自身不可克服的缺点： 示。 变压器原边绕组环流会产生较大的通态损耗，并且存 在二极管反向恢复损耗，滞后桥臂较难实现软开 以 【1】 及占空比丢失等问题 。 为了克服传统全桥 ZVS PWM 变换器自身的困 难，提高变换器的可靠性，本文提出了一种新型箝位 馈能式全桥ZVZCS PWM 变换器。通过在副边添加简 【2】 单的无源、无损箝位辅助网络 ，实现了超前臂开 管的零电压开 （ZVS ）及滞后臂开 管的零电流开 图1 新型箝位馈能式FB-ZVZCS PWM DC/DC 变换器原理图 （ZCS ），同时此辅助网络对副边整流电压过冲进行 钳位，并最终将过充能量输送于负载,减小了通态损耗 和占空比丢失，降低了输出整流二极管的电压应力， 提高了变换器的整体效率。因此这种拓扑特别适用于 IGBT 这类器件，应用于高压大功率场合，可以有效克 【3】 服IGBT 的电流拖尾影响 。 2 ．工作原理 新型箝位馈能式FB-ZVZCS PWM DC/DC 变换器如图 1 所示，电路采用双副边结构，副边添加简单的辅助 图2 变换器主要工作波形 电路以实现滞后桥臂零电流开 （ZCS ）。辅助电路包 括三个高频电容C 、C 和C ，六个二极管VDc 、 2.1 模态分析 c1 c2 c3 1 VD 、VDc 、VD 、VDc 和VD 。 为了便于分析变换器的工作原理，假设所有开 c2 3 c4 5 c6 VDc 、VD 和C 起到箝位馈能的作用，由于存 管、二极管均为理想器件，所有电感、电容、变压器