一種新型的零電壓開關(guān)雙向DC-DC變換電源

由式(5)得th為

因此，只要開關(guān)換流間隔死區(qū)時(shí)間Td大于CM1從0V充電到U1所需的時(shí)間th，即滿足式(7)就可實(shí)現(xiàn)開關(guān)元件的零電壓開通。一般情況下，取換流時(shí)iT1的平均值。

圖7　脈沖之間設(shè)置死區(qū)

電感Lk的選取

選適當(dāng)?shù)腖k，使電能從低壓側(cè)向高壓側(cè)傳送時(shí)，保持電流iLk連續(xù)。實(shí)際上，在S3導(dǎo)通期間(ton)，C2提供負(fù)載電流，而在S3截止期間，電感中的感應(yīng)電勢使S1內(nèi)部的二極管導(dǎo)通，一方面提供負(fù)載電流，另一方面，補(bǔ)充在ton期間C2中電荷的減少。根據(jù)功率平衡關(guān)系式(8)，輸入、輸出關(guān)系式(3)和式(9)，可得保持電流連續(xù)的最小電感Lkmin。

式中：f為電源的開關(guān)頻率；I0為高壓側(cè)負(fù)載的平均電流；U2為高壓側(cè)的輸出直流電壓；UT2為變壓器高壓側(cè)的電壓有效值。

電流iLk臨界連續(xù)波形如圖8所示。

圖8　電流iLk臨界連續(xù)波形

仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

升壓方式

1)電壓值。升壓工作方式下，若取蓄電池電壓Vin=24V，開關(guān)頻率fc=20kHz，占空比D=0.35，高壓側(cè)負(fù)載功率1kW，則變壓器高壓側(cè)電壓UT2為240V，用式(3)計(jì)算輸出電壓值為307V，仿真結(jié)果值見圖9，和計(jì)算值基本吻合。其它相關(guān)的電流、電壓波形如圖9所示。

2)電感電流iLk的波形。電感電流iLk的波形如圖9所示和圖4中預(yù)期的iLk穩(wěn)態(tài)電流波形一致。在死區(qū)段變壓器電流迅速回落。

3)開關(guān)切換點(diǎn)電壓值。根據(jù)2.3節(jié)的分析，只要滿足式(7)即可實(shí)現(xiàn)電源的零電壓換路。仿真時(shí)取Cs2=0.04LF，開關(guān)觸發(fā)脈沖之間的死區(qū)Td設(shè)成5Ls時(shí)，能實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，如圖9所示。其中uM1為開關(guān)M1兩端的電壓波形。