輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)有源箝位電流型半橋研究

摘要：針對能饋電子負(fù)載低壓大電流輸入、高增益和輸入電流紋波小的要求，這里提出了輸入并聯(lián)輸出串聯(lián)(PISO)有源箝位電流型半橋電路。該電路可實現(xiàn)所有開關(guān)管的零電壓開通，控制簡單，同時增大了輸入電流容量，減小了輸入電流紋波，實現(xiàn)了輸出電壓倍壓。這里給出了在能饋電子負(fù)載應(yīng)用中變換器的變壓器匝比、漏感、次級整流方式和輸入電流恒流控制的設(shè)計方法。最后，設(shè)計制作了一臺1 V輸入、48 V輸出200 W實驗樣機。實驗結(jié)果表明，該電路在低壓大電流輸入情況下工作穩(wěn)定，滿足能饋電子負(fù)載的要求。
關(guān)鍵詞：變換器；有源箝位；電流型半橋；能饋電子負(fù)載

1 引言
如今，在光伏發(fā)電、UPS和能饋電子負(fù)載等很多應(yīng)用場合，由于要并網(wǎng)運行，因此均需要將較低的直流電壓升至380 V或700 V，再通過逆變器變換為工頻交流電。高增益、高效率直流升壓變換器在這些系統(tǒng)中有廣泛應(yīng)用，此處能饋電子負(fù)載要求輸入電壓1 V，輸出電壓48 V，滿載輸入電流200 A，滿載輸入電流紋波小于3％，很多高增益直流升壓變換器難以滿足要求，如移相全橋電路、電流型推挽電路、增加了倍壓單元的Boost電路等均存在一定缺點。故這里給出了PISO有源箝位電流型半橋電路，兩相交錯并聯(lián)進一步減小輸入電流紋波，輸出串聯(lián)可實現(xiàn)輸出電壓倍壓，輸入電流閉環(huán)控制可實現(xiàn)輸入恒流和兩相電路均流。設(shè)計制作了一臺1 V輸入、48 V輸出200 W的樣機，實驗結(jié)果滿足能饋電子負(fù)載的要求，并驗證了該變換器的優(yōu)良性能。

2 基本原理
圖1示出PISO有源箝位電流型半橋變換器主電路，其中VS1～VS4為主開關(guān)管，VSa1～VSa4為箝位開關(guān)管，Cc1，Cc2為箝位電容，VS1～VS4占空比的相位分別為0°，180°，90°，270°。單組有源箝位電流型半橋電路的工作原理此處不再闡述，下面主要分析該電路總的輸入輸出波形。

該變換器的電壓增益為：

式中：F=Llk／(T,R)Llk為變壓器漏感，Ts為開關(guān)周期，R為負(fù)載電阻；n為變壓器初次級匝比；D為主開關(guān)管占空比。