雙正激變換器軟開關拓撲的分析與評價

3.8　廣義軟開關-PWM雙正激變換器

　　廣義軟開關，就是用有源或無源的無損吸收電路，使開關過程軟化，實現(xiàn)近似零電壓開通或近似零電流關斷，減少開關損耗，同時降低整流二極管的反向恢復損耗。它可以達到與傳統(tǒng)ZVT或ZCT軟開關幾乎相同的指標，但比傳統(tǒng)軟開關具有電路簡單，成本低廉，可靠性高的優(yōu)點。圖15所示是一種廣義軟開關-PWM雙正激變換器[17,18]，原理簡述如下：主開關管S1、S2以及輔管Sa同時開通，回路中Lr限制了主開關管的電流上升率，減小了開通損耗。S1先關斷，變壓器電流對C1充電，C1上的電壓不能突變，因此S1電壓上升電壓斜率受到限制，關斷損耗減小。令Sa先于S2關斷，當S2關斷時，器電流對C2充電，和S1關斷情況相同，減小了S2的關斷損耗。該電路的特點是：變壓器和吸收電感的儲能可回饋給電源，輔管Sa可實現(xiàn)ZVS，S1、S2雖然不是零電壓開通，也不是零電流關斷，但是有源無損吸收電路有效地軟化了開關過程。但是吸收電路需增加輔助開關管，控制較復雜。

圖15 廣義軟開關-PWM雙正激變換器

4. 不需輔助電路的軟開關拓撲

4.1 雙橋式ZVS雙正激組合變換器

　　圖16提出了一種雙橋式ZVS雙正激組合變換器[19]，兩個雙正激變換器在原邊串聯(lián)，共用一個高頻變壓器，通過移相控制，并利用變壓器漏感和勵磁電感實現(xiàn)開關管的零電壓開通。變壓器磁芯的雙象限磁化實現(xiàn)了輸入電容的自動均壓。該電路適用于高輸入、輸出電壓，大電流輸出的場合，但是通態(tài)損耗較大。

圖16 雙橋式ZVS雙正激變換器

4.2 ZVZCS PWM交錯并聯(lián)的雙正激組合變換器

　　文獻[20]提出了一種ZVZCS PWM并聯(lián)的雙正激組合變換器如圖17所示，副邊采用耦合的濾波電感以減小空載電流和環(huán)流電流，Ls1、Ls2是變壓器的副邊漏感。通過PWM控制，不需輔助電路就實現(xiàn)了S1、S2的ZVS和S3、S4的ZCS，減小了原邊和副邊的空載和環(huán)流電流，降低了通態(tài)損耗。它適合用于高壓輸入、IGBT做開關管的場合。

圖17 ZVZCS PWM交錯并聯(lián)的雙正激組合變換器

4.3 新型的ZVZCS雙正激組合變換器

　　文獻[21]提出了一種新型的ZVZCS PWM交錯并聯(lián)的雙正激組合變換器如圖18所示。兩個相同的雙正激變換器在原邊串聯(lián)，采用一個帶兩個原邊繞組和兩個副邊繞組的高頻變壓器，采用PWM技術減少空載和環(huán)流電流，降低了導通損耗。在較寬的負載范圍內不需采用任何有源或無源輔助電路，由變壓器漏感電流實現(xiàn)了S1、S3的零電壓零電流開通、零電壓關斷，利用漏感電流和環(huán)流電流實現(xiàn)S2、S4的零電流開通、零電壓關斷。4個開關管類似全橋變換器工作，磁芯元件和濾波器體積都很小。該變換器的優(yōu)點是變壓器原邊側沒有環(huán)流存在，但是需要兩個相同的原邊繞組，銅損較大。此外S2、S4為零電流開通，用MOSFET作開關管時存在容性開通損耗。適用于高輸入電壓的大功率場合。

圖18新型的ZVZCS雙正激組合變換器

4.4 ZVS三電平雙正激組合變換器

　　文獻[22]提出了一種新型的ZVS三電平雙正激組合變換器，如圖19所示。它由兩個雙正激電路串聯(lián)構成，經(jīng)過一個有兩個原邊繞組的高頻變壓器實行隔離輸出。利用集成在高頻變壓器中的副邊漏感，通過PWM控制實現(xiàn)開關管的ZVS。該變換器的開關管所承受的電壓應力為輸入直流電壓的一半，因此適用于高電壓輸入場合。文獻最后給出了采用全波整流和倍流整流的ZVS三電平雙正激組合變換器拓撲。

圖19 ZVS三電平雙正激組合變換器

4.5 新型的ZVS雙正激組合變換器

　　文獻[23]提出了一種新型的ZVS雙正激組合變換器，如圖19所示。主電路原邊部分由交錯并聯(lián)的雙正激組合變換器簡化而來，原邊只用兩個續(xù)流二極管，電路結構簡單。而且采用變壓器的磁集成技術，高頻變壓器磁芯雙向磁化，提高了磁芯的利用率，進一步減小了體積，提高了變換器的功率密度。此外，該變換器還具有如下一些特點：