采用變壓器次級輔助繞組的軟開關PWM三電平變換器

模式7（t₆～t₇） t₆時刻初級電流完全復位，整流電壓v_rec(t₆)=V_β。然后整流二極管D₇關斷，C_h提供全部負載電流，整流電壓迅速下降，簡化等效電路如圖3(c)所示。此模式下的整流電壓按式（11）線性下降。

v_rec(t)=V_β－t （11）

模式8（t₇～t₈） t₇時刻C_h放電完畢，然后整流二極管D₇，D₈同時導通，均分負載電流。

模式9（t₈～t₉） t₈時刻關斷S₂，此時i_p=0，因此S₂是零電流關斷，以后是S₂與S₃的死區(qū)時間。t₉時刻開通S₃，由于L_k的存在，i_p不能突變，所以S₃是零電流開通，電路工作進入另半個周期，其工作情況類似于前面的描述。從以上工作模式分析可以看出，這種變換器可以獲得很好的ZVZCS軟開關效果，并減小了占空比丟失。

2.2 ZVZCS軟開關效果

2.2.1 超前管的ZVS范圍

超前管并聯(lián)的電容首先利用輸出濾波電感的能量充電/放電（模式4），然后通過漏感儲能充電/放電（模式5），因此易于實現(xiàn)ZVS，但在負載很輕時，超前管的ZVS會受到限制。在模式4最后時刻的初級電壓等于維持電容電壓折算到初級的峰值，初級電流i_p=I_on，從能量關系來看，若要實現(xiàn)ZVS，則漏感儲能要大于或等于維持電容儲能，即

L_k(I_on)²（C₃＋C₄）

I_o牛12）

式（12）決定了超前管的ZVS范圍，從式中可以看出，超前管的ZVS是由變壓器匝比，開關管并聯(lián)電容，變壓器漏感和輸入電壓共同決定的，當電路中的條件滿足式（12）時，在任意負載條件下，超前管都可以實現(xiàn)ZVS。

2.2.2 滯后管的ZCS范圍

從前面的工作原理分析可知，初級電流由維持電容電壓來復位。在輕負載下，維持電容不能完全放電，所以充電少，負載越輕，維護電容峰值電壓越低。然而復位電流也隨負載電流的減小而減小，滯后管的ZCS也能通過很低的維持電容電壓獲得，因此，滯后管的ZCS變化范圍足夠寬。

3 實驗結果

一個2.7kW的變換器驗證了這些特性。輸入為三相50Hz/380V，輸出為直流27V/100A，變換器工作頻率為20kHz。超微晶ONL－805020，N₁=30，N₂=5，N₃=2，L_k=5μH，C_h=20μF，功率模塊為2MBI50L－120X2。圖4－圖9為試驗得到的波形。實驗表明，該變換器可以在較輕負載下實現(xiàn)了軟開關。

圖4 S₁集 電 極 電 壓 與 驅 動 波 形

V_in=600 V 10μs/div

圖5 S₁與S₂集 電 極 電 壓 波 形

V_in=600 V 10μs/div

圖6 變壓器初級電流波形

10μs/div 10A/div

圖7 S₁零壓開通波形1：v_cel(50V/div)