一种新型控制的ZCT-PWM变换器的分析 设计与实现

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1、一种新型控制的ZCT-PWM变换器的分析、设计与实现Analysis,design,andrealizationofnovelZCT-PWMconverters姜久红朱若燕(湖北工学院机械系430064)姜久春(北京交通大学电气学院100044)JiuhongJiangRuoyanZhu(DepartmentofEngineering,HubeipolytechnicUniversity430064)JiuchunJiang(SchoolofElectricalEngineering,BeijingJiaotongUnive

2、rsity)摘要详细分析并实现了一种新型的ZCT-PWMBuck变换器，该变换器的主管和辅管均可实现零电压/零电流开关，并且电路可工作在较宽的负载范围内。试验结果证实了理论分析和设计的正确性与可行性。关键字：零电流转换脉宽调制变换器软开关中图分类号：TM401.1AbstractAnovelZCT-PWMBuckconverterisanalyzedandrealized，whichcanrealizeZCS/ZVSinallthesemiconductorswitches，andthissoft-switchcircuit

3、woksproperlyinawideloadrange。Theoperationprincipleandparameterdesignisanalyzed。Theexperimentalresultsisprovidedtoverifytheanalysisofrincipleofthisconverterandfeasibilityofthedesign。Keywords:Zero-Current-TransitionPWMconverterSoft-switching1引言[7]。而零转换电路把谐振电感与主功率回路在大

4、功率应用场合，功率器件承受的电并联，克服了由于谐振电感串联连接在主功压与电流应力大，开关损耗大。在传统的设率回路中所带来的问题，并同时实现了主管计中通常需用较大容量的开关器件并辅以和辅管的零关段。复杂的吸收电路，开关频率也难以提高[1]、一般地，零电流开关技术常用于控制[8]。近年来国内外提出了许多软开关的方IGBT而零电压开关技术用于控制MOSFET法，如准谐振DC/DC变换电路，多谐振［7］。ZCT技术近年获得较大发展，国外间DC/DC变换电路，ZCS/ZVSPWMDC/DC或有报道其成功应用的例子［9］。国内学者［9~

5、11］变换电路，ZCT/ZVTPWMDC/DC变换电在此方面也做出了很多有益的尝试。然路等,这些技术使得在不降低效率的情况下而，以上成功应用的例子多集中于Boost型提高了变换器的工作频率从而提高其功率变换器，而没有Buck变换器应用的先例，[1~7]密度。前述各类软开关变换电路，通过亦无关于ZCTBuck变换器的详细的理论分在常规的PWM变换电路的基础上增加辅助析。本文对ZCTBuck变换器的实现原理及谐振回路，利用电路中的谐振，使通过开关其应用细节进行了详细的分析，在此基础上器件的电压或电流波形呈准正弦，从而为开设计了一

6、个小功率零电流转换降压变换器，关器件的导通与关断创造了零电压或零电进行了试验，结果证实了理论分析和设计的流条件，实现了软开关，减小了开关器件的正确性与可行性。ZCTBuck变换电路拓扑损耗[8]。然而，除ZCT/ZVT电路外,上述各结构如图1所示：软开关电路的谐振元件都串联在电路的主功率通路上，所以给开关器件增加了额外的电压应力和很大的环流能量，而且电路很难在较宽的输入和输出范围内实现软开关[1]、LF2.1模式1[t，t]时间段01系统在t时刻以前，电路拓扑如图3(a)CR0F所示。t时刻，导通辅助开关管Q，电路0R谐振电

7、路通过续流二极管D形成谐振回路对应的电路拓扑如图3(b)所示。图1因此在这个时间段，有：IioQdiLRQiLR+vCR=0LRLRidtD+DQCR_VCR{DVodvCRC=iRLR(1)VinQRDQRdt代入初始条件：图2i(0)=0LR2新型ZCT-PWMBuck变换器工作原理{v(0)=−I⋅Z在分析之前，作如下假设：①所有开关CRR管、二极管均为理想器件；②滤波电感LF解方程组(1)并代入初始条件有：足够大，可以认为在一个周期之内其上电流−vCR(0)i(t)=sin(wt)=Isin(wt)LRRRZ基本不变

8、，因而滤波电感LF可用以恒流源I{R代替；③输出滤波电容CF也足够大，输出vCR(t)=vCR(0)cos(wRt)(2)电压基本不变，故输出滤波电容CF及负载RQ可用一恒压源Vo代替，拓扑的等效电路如OnOff0t图2所示。电路的一个完整的开关周期从toQR时刻开始。为方便电路计算，设t