【自动化】一种新型软接通式升压型转换器的无损耗缓冲器 翻译

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1、一种新型软接通式升压型转换器的无损耗缓冲器摘要一种新型软接通式升压型转换器的无损耗缓冲器被拟用。这种缓冲器不需要任何辅助开关，但需要两个相同的缓冲电容，当主回路开关闭合时并联电容器充电，自动打开时串联电容器放电，放电能量在输出电容器中能有效的再生。因此，缓冲器为转换器主开关提供零电压接通，减少开关损耗和电磁干扰，改善了转换器的运行。这个实验结果是在20KHZ,600Wdc-dc升压转换器和带有新型缓冲器的单组ac-dc升压变流器的实验条件下获得。1简介能量供给的开关模型经常运用升压转换拓扑学对dc-dc和ac-dc进行能量转换。

2、增大开关频率和转换器的高能量比可以降低阀门压力，开关损失和电磁干扰。利用共振技术的软开关是一个有吸引力的方法，然而，从转换效率和广泛利用能量转换装置（[1]–[4]）来看，使用无损耗缓冲器的软开关均提供了一种有效方法。目前许多无损耗缓冲器用一种辅助开关增大了能量和控制回路的复杂度，因此，无辅助器的能量再生是可取的。本文拟用的缓冲期是一种无源升压型转换器。独特的缓冲器包含两个相同的电容器，当主回路开关闭合时并联电容器充电，自动打开时串联电容器放电，所有缓冲器中能量恢复并输出，软开关利用缓冲电容关闭，利用串联在主回路中的一个小电感器

3、打开。虽然被拟用的缓冲器仅仅用于升压型转换器，但基于升压转换器的能量回路中也有多种应用。本文详细描述了升压型dc-dc和ac-dc转换器操作原理，分析和应用。这些实验结果证实了拟用缓冲回路的可行性。2新型缓冲回路的工作原理A．电容能量恢复图1电容式电压放电到直流电源（a）等效电路；（b）开关关闭后的和图1显示了电容释放初始电压至直流电源的过程，二极管和表明电流，电压的单向性。忽略图1中能量损耗，闭合开关S得到、如下等式：（1）（2）式中：；。图1（b）说明上述等式成立条件如下：1）当时，电容电压在时仍没有恢复；2）当时，在振幅末

4、端达到0，所有电容器能量恢复至E；3）当时，在前达到0，继续通过，当减至0时，所有电容器能量恢复至。这些条件表明，电容器初压必须等于或大于2E才能获得全部能量转换，新型缓冲器基于这些基础知识而发明。B．新的缓冲电路原理图2中的开关代表任何半导体开关设备，两端有两个极化电容并联。当图2（a）的开关关闭时，两个电容被电路中储存的能量等量充能。每个电容的最终电压较之电源电压梢高。当图2（b）中的开关打开时，两点间的电压叠加，于是在A、B端点间得到的电压。如果这两个终端在电路中通过电感与电源相连，通过以上讨论电容电压会放电到零，从而恢复

5、缓冲能量。开关通过与电容的并联在零伏情况下实现软关闭。图2新的缓冲结构（a）当开关SW断开，两个缓冲电容器并联同时被控于开关SW（b）当开关SW关闭，各部分串联不被控于开关SW3升压型DC-DC转换器的新型缓冲器A．电路的配置和运行图3增加新的DC-DC缓冲电源转换器如图3所示，拟用的缓冲电路用于基本升压型DC-DC转换器。为了避免开启主开关缓冲电容器[绝缘栅双极晶体管（IGBT）短路，必须添加二极管。这略微提高了转换器传导损失，但预计无损软开关缓冲将很好补偿这一缺陷。另外，与二极管串联的两个谐振电感对是电路对称运作的必要保证，

6、且避免了电容电压的振荡。图3给出了上下两半间的对称电路，输入电感L被放弃，取而代之的是磁耦合双绕组电感。这种对称的安排可以有效地降低共模噪声。图4等效电路在连续电感电流换向时的模式（a）缓冲器的电容器充电后,立即IGBT关闭（b）缓冲器的电压（c）IGBT打开后,缓冲器放电进入电压如图4（a），在零电压时打开主开关，电感电流被转移到缓冲电容器和并对之充电，它们同时达到同等输出电压。假设在、、上初始电压为零，而关闭电感电流保持在这一模式不变，每个电容器的电压计算公式如下：（3）当电容电压达到，图4（b）中的二极管和触发。在连续电流

7、模式下，缓冲电容电压钳位在IGBT的关闭时间间隔出现，值为。图3中每个缓冲电容器在电压高过时都可能放电，但只要和保持导通，它们就能被充电。在实际电路中，杂散电感将把电容电压略推高于，然后将超额电量释放，使电压回到。图4（c）显示了在打开主开关后的电流通路。二极管与均可以防止缓冲电容器及输出电容由于IGBT通路的原因造成短路。叠加电容器的电压（初始为）将慢慢回落至输出电压。IGBT同时携带主电流和放电电流。忽略其中的损耗，电容电流和电压计算公式如下：（4）（5）式中，；；；。由于实际电路中存在损耗，当时电容电压不可能完全降至为零，

8、剩下一小部分初始电压，电容器上剩余电压将通过低耗元件最小化。缓冲器放电时间限制了最小值然而充电时间取决于感应电流，并不是最小的放电时间。因为升压型转换器有效运行本身有一个实际限制，最大比值为0.6-0.7。在非连续电流操作中，关闭期间，传导电流中止。当减至零时，