一族新颖的基于改进型零电流开关单元的低电压应力的pwm变换器_10

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1、航空电源航空科技重点实验室学术年会(APSC’2006)论文集一族新颖的基于改进型零电流开关单元的低电压应力的PWM变换器1，21秦岭，谢少军1.南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016；2.南通大学电气工程学院，江苏南通226007ANovelFamilyofPWMConverterswithLowVoltageStressBasedonImprovedZCSSwitchCellQinLing1,2,XieShaojun11NanjingUniversityofAeronauticsandAstronautics,Nanjing,210016，JiangsuProvince,Chi

2、na2.NantongUniversity,Nantong,226007，JiangsuProvince,ChinaAbstract:Thispaperintroducesanimproved关键词：直流-直流变换器；脉宽调制；零电流开关；Zero-Current-Switching(ZCS)PWMswitchcell,软开关；buck变换器featuringZCSofalltheactiveswitchesand1.引言zero-voltage-switching(ZVS)ofallthepassivesemiconductordevicesatentireloadrange,lesscu

3、rrent与功率场效应管(MOSFET)相比，绝缘栅stressandlessvoltagestressbenefitingfromthepassive双极性晶体管(IGBT)具有更高的耐压值、更clampingcircuit.Inthepaper,thetheoreticalanalysis大的能量密度和较低的开通损耗，因此近年andtheoperationprinciplesofabuckconverterbased来IGBT被广泛应用于高电压、大功率场合。ontheswitchcellhasbeenanalyzedindetail.The然而IGBT的开关速度较慢，而且关断时存在val

4、idityoftheproposedZCStechniquehasbeen电流拖尾现象，导致较大的关断损耗。解决verifiedbytheresearchresults.Then,anovelfamilyof上述问题的有效措施是实现IGBT的零电流开converterswhichemploystheswitchcellhasbeen关。最近几年陆续提出了多种ZCS-PWM技术[1-6]derived.方案。文献[2，3]中提出的方案虽然能实现所有开关管的ZCS和所有二极管的ZVS，但Keywords:Dc-dcconverter;Pulsewidthmodulation;是主开关管的电流应力

5、很大，这将显著增加Zero-Current-Switching;Softswitching;Buckconverter导通损耗。这个问题在文献[4，5]中提出的方摘要：本文提出一种改进型ZCS-PWM开关单元。该案里得到解决，但是在该文献提出的电路中，开关单元能在整个变换范围内实现所有有源开关管辅助开关管的电流应力很大，而且由于两个的零电流开关（ZCS）和所有无源开关管的零电压开谐振电感分别与主开关管、辅助开关管串联，关（ZVS），而且通过无源箝位电路彻底的消除了所损耗较大且结构复杂。为了有效解决该问题，有开关管的电压尖峰；此外，所有开关管的电流应力文献[6]提出一族基于一种新型ZCS-PW

6、M开都很小。本文详细分析了基于该开关单元的buck变关单元的变换器。该新型ZCS-PWM开关单元换器，研究结果验证了这种零电流开关技术的可行具有以下优点：①谐振电感不再与开关管串性，最后得出了基于该开关单元的一族变换器。联，而是位于续流支路中，这有效的减小了67航空电源航空科技重点实验室学术年会(APSC’2006)论文集变换器的通态损耗；②主开关管的电流应力谐振减小，而谐振电感Lr1流过电流时，辅助非常小；③能在整个变换范围内实现所有开开关管S2开始承受反压，其最大值为：关管的零电流开关和二极管的零电压开关。Lr1αvS2=−Vo=−Vo(3)但其电路结构较复杂，辅助开关管的电流应Lr1+

7、Lr21+α力较大，通态损耗大，增加了高电压应用场式中，Vo为该boost变换器的额定输出电压。合下辅助开关管的选取的难度；而且，当谐可见该反压将随着α的增大而逐渐增大。显振电感反向谐振时辅助开关管承受了很大的然，这种开关单元中的辅助开关管必须串联二极管D3（如图1(a)所示）以承受反压，否反压，因此这种开关单元中的辅助开关管必则不能应用于高电压场合。须串联一个二极管以承受反压。此外，当主开关管S1中的电流增