一種新型的零電壓零電流三電平變換器的研究
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
改進拓撲的具體工作如下：
(1)t0時刻：Q1，Q2，Q6導(dǎo)點間電壓UAB=Uin，DA1導(dǎo)通，DA2截止。輔助變壓器TA被短路，原次級電壓均為零。對于主變壓器次級，DR1導(dǎo)通，DR2截止。在t0時刻， 初級電流ip(t0)=io／n1。
(2)開關(guān)模態(tài)0[t0，t1]：t0時刻，關(guān)斷Q1，初級電流ip通過Css給C1充電，C4放電。由于C1兩端電壓上升，則A點電位下降，變壓器初級電壓下降，輸出濾波電感電流的一部分給整流管DR2的結(jié)電容CDR2放電，其余部分反射到初級給C1充電，并給C4放電。等效電路中CD為CDR2折算到初級的電容，Io1為t0時刻折算到初級的濾波電感電流。
(3)開關(guān)模態(tài)1[t1，t2]：t2時刻，CDR2放電結(jié)束，UCD(t)為Uin／2。設(shè)初級電流為ip(t1)，CD兩端電壓為UCD(t1)。
(4)開關(guān)模態(tài)2[t2，t3]：此時段內(nèi)，初級電流保持不變，為t2時刻的電流ip(t2)。此電流一直保持到t3時刻，此刻Q2關(guān)斷。t2時刻CD兩端電壓為UCD(t2)，此時段內(nèi)只有DA1導(dǎo)通。
(5)開關(guān)模態(tài)3[t3，t4]：t3時刻，關(guān)斷Q2。通過CssC2充電，C3放電。隨著充放電過程的進行，主變壓器兩端的電壓逐漸下降，導(dǎo)致變壓器次級電壓下降，CDR2再次放電。t4時刻，C2兩端電壓升到Uin／2，C3兩端電壓下降至零。
(6)開關(guān)模態(tài)4[t4，t5]：t4時刻，C2兩端電壓升至Uin／2，TA1開始通過Css，DA1續(xù)流，初級電流開始下降，同時DR2導(dǎo)通，由于其結(jié)電容已經(jīng)在上一模態(tài)中放電結(jié)束，所以DR2自然導(dǎo)通，主變壓器次級被短路，變壓器初、次級電壓均為零。
(7)開關(guān)模態(tài)5[t5，t6]：t5時刻，ip(t)下降至零，電路保持零電流狀態(tài)直至t6時刻關(guān)斷Q6。由于在關(guān)斷前，流過其的電流已經(jīng)下降為零，所以Q6實現(xiàn)了零電流關(guān)斷。
在Q6關(guān)斷之前，Q2關(guān)斷之后，開通Q3和Q4，但是沒有電流流過。在這個時段，主變壓器初級電流為零，初級短路，濾波電感續(xù)流。
(8)開關(guān)模態(tài)6[t6，t7]：在關(guān)斷Q6之后很短的時間內(nèi)，開通Q5。由于主變壓器初級回路中存在電感Lr和L1k，所以電流不能夠突變，也就是Q5實現(xiàn)了ZCS開通。Q5導(dǎo)通后，主變壓器初級電流ip(t)反向增加，由于未能達到負載電流值，因此Dr2仍然同時導(dǎo)通。
(9)開關(guān)模態(tài)7[t7，t8]：DR1關(guān)斷后，Lr和L1k與結(jié)電容CDR1諧振工作，CDR1充電，ip(t)繼續(xù)增加。
(10)開關(guān)模態(tài)8[t8，t9]：t8時刻，D8導(dǎo)通，由于此時輔助變壓器TA次級TA2被Q3短路，所以TA兩端電壓為零。D8將主變壓器兩端電壓箝位到Uin。
(11)開關(guān)模態(tài)9[t9，t10]：此時段的等效電路圖與模態(tài)8相同，但是電流變化規(guī)律不盡相同。
(12)開關(guān)模態(tài)10[t10，t11]：t10時刻，D8關(guān)斷，此后主變壓器初級電流保持不變，為負載電流初級折算值。t11時刻，關(guān)斷Q4，電路工作情況與模態(tài)0類似。
以上11個工作模態(tài)完成后，變換器半個工作周期的工作結(jié)束，下半個工作周期與上半個工作周期工作情況類似。
2 仿真結(jié)果
該系統(tǒng)采用PSpice軟件對改進拓撲進行仿真。設(shè)置具體的仿真參數(shù)：輸入直流電壓Uin=300 V；分壓電容Cd1=Cd2=470μF；飛跨電容Css =470μF；主功率開關(guān)管IGBT型號為GT15J101；IGBT兩端并聯(lián)的電容C1=C2=C3=C4=1 nF；諧振電感Lr=80μH；輸出濾波電容Cf=100μF；輸出濾波電感Lf=160μH；主變壓器變比為6，耦合系數(shù)為0．99；輔助變壓器變比為0．9，耦合系數(shù)為0．99；開關(guān)頻率fs=50 kHz。完成仿真參數(shù)的設(shè)置后，分別對變換器滿載情況和輕載情況(輸出電流為滿載的30％)進行仿真。滿載時，輸出電壓為36 V，輸出電流為8 A。
由圖3可以看到，因續(xù)流階段，在輔助變壓器初級電壓uTA的作用，主變壓器初級電流迅速下降到零，為Q5和Q6的零電流關(guān)斷提供了條件。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/175845.htm
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