采用變壓器次級(jí)輔助繞組的軟開關(guān)PWM三電平變換器

模式7（t₆～t₇） t₆時(shí)刻初級(jí)電流完全復(fù)位，整流電壓v_rec(t₆)=V_β。然后整流二極管D₇關(guān)斷，C_h提供全部負(fù)載電流，整流電壓迅速下降，簡(jiǎn)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(shí)刻C_h放電完畢，然后整流二極管D₇，D₈同時(shí)導(dǎo)通，均分負(fù)載電流。

模式9（t₈～t₉） t₈時(shí)刻關(guān)斷S₂，此時(shí)i_p=0，因此S₂是零電流關(guān)斷，以后是S₂與S₃的死區(qū)時(shí)間。t₉時(shí)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(jìn)入另半個(gè)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(guān)效果，并減小了占空比丟失。

2.2 ZVZCS軟開關(guān)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(guò)漏感儲(chǔ)能充電/放電（模式5），因此易于實(shí)現(xiàn)ZVS，但在負(fù)載很輕時(shí)，超前管的ZVS會(huì)受到限制。在模式4最后時(shí)刻的初級(jí)電壓等于維持電容電壓折算到初級(jí)的峰值，初級(jí)電流i_p=I_on，從能量關(guān)系來(lái)看，若要實(shí)現(xiàn)ZVS，則漏感儲(chǔ)能要大于或等于維持電容儲(chǔ)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(guān)管并聯(lián)電容，變壓器漏感和輸入電壓共同決定的，當(dāng)電路中的條件滿足式（12）時(shí)，在任意負(fù)載條件下，超前管都可以實(shí)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(jí)電流由維持電容電壓來(lái)復(fù)位。在輕負(fù)載下，維持電容不能完全放電，所以充電少，負(fù)載越輕，維護(hù)電容峰值電壓越低。然而復(fù)位電流也隨負(fù)載電流的減小而減小，滯后管的ZCS也能通過(guò)很低的維持電容電壓獲得，因此，滯后管的ZCS變化范圍足夠?qū)挕?

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

一個(gè)2.7kW的變換器驗(yàn)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(yàn)得到的波形。實(shí)驗(yàn)表明，該變換器可以在較輕負(fù)載下實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)。

圖4 S₁集 電 極 電 壓 與 驅(qū) 動(dòng) 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(jí)電流波形

10μs/div 10A/div

圖7 S₁零壓開通波形1：v_cel(50V/div)