電源設(shè)計指南：拓撲結(jié)構(gòu)（一）

有源濾波器可以采用傳統(tǒng)硬開關(guān)PWM逆變器電路，或采用軟開關(guān)逆變器，從而工作在更高開關(guān)頻率，提高控制帶寬，對更高階的諧波進行補償。諧振直流環(huán)節(jié)變換器比較適合于在較寬中功率范圍逆變器場合下工作。圖18給出了有源箝位諧振直流環(huán)節(jié)逆變器功率電路。

圖18有源嵌位諧振直流環(huán)節(jié)逆變器功率電路

與傳統(tǒng)PWM變換器不同的是，諧振直流環(huán)節(jié)逆變器采用離散脈沖調(diào)節(jié)（DPM，DiscretePulseModulation）控制，開關(guān)頻率較高，所需的濾波器尺寸較小。此外，由于dv/dt得以控制，所產(chǎn)生的EMI較小。

與充電模式2類似，充電變換器可以直接采用全橋或帶諧振的全橋變換器。但是，由于充電模式3功率級更高，與諧振式全橋變換器相比，一般的全橋變換器必然會對應(yīng)很高的峰值電流。因此，應(yīng)當考慮采用ZVS或ZCS諧振全橋拓撲來有效降低損耗。

如前所述，串并聯(lián)全橋諧振型變換器是可選拓撲，它滿足了感應(yīng)耦合充電變換器的所有設(shè)計考慮，并且完全利用了感應(yīng)耦合器的等效電路元件。根據(jù)功率器件性能差異，可分別選擇ZVS或ZCS方案。

對于高功率等級和高頻場合，具有相對較小導(dǎo)通損耗和高頻能力的IGBT具有較大的吸引力。由于感應(yīng)耦合器優(yōu)化設(shè)計的頻率范圍為70～300kHz，因此，需要軟開關(guān)技術(shù)來優(yōu)化IGBT的性能。文獻[10]中結(jié)果表明：在ZVS情況下，IGBT關(guān)斷損耗仍然較大，管芯溫度較高；而ZCS可使得IGBT在ZCS情況下關(guān)斷，減小了關(guān)斷損耗，使IGBT能夠更好地用于高開關(guān)頻率下。

為了進一步降低器件電流應(yīng)力，減小傳輸電纜的尺寸和重量，可以采用較高電平的總線電壓。此時感應(yīng)耦合器可以采用2∶1的匝比。從而當副邊采用4匝時，原邊要采用8匝。對于400V的電池電壓，直流總線電壓至少必須為DC800V，此時必須采用定額為1200V/400A的IGBT。

5結(jié)語

本文根據(jù)SAEJ-1773對感應(yīng)耦合器的規(guī)定，對電動汽車供電電池的充電器進行了討論。根據(jù)感應(yīng)耦合器的標準及不同的充電模式，確定了與感應(yīng)耦合器相匹配的充電器的幾種設(shè)計方案，對適合不同充電模式的電路拓撲進行了選擇。最后給出了分別適合于不同充電等級的備選變換器拓撲方案。