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1、第8期电子学报Vol.38No.82010年8月ACTAELECTRONICASINICAAug.2010一种新型无源软开关变换器1,211褚恩辉,金升,张化光(1.东北大学信息科学与工程学院,辽宁沈阳110004;2.流程工业综合自动化教育部重点实验室,辽宁沈阳110004)摘要:为实现一种结构简单、高效、高频、低的电压应力、易于控制的软开关变换器.提出了一种新型无源软开关变换器.它通过采用简单的无源辅助谐振网络实现了开关管的软开关,开关管电压电流应力小,解决了输出二极管反向恢复问题.特别适用于以IGBT(InsulatedGateBipolarTr
2、ansistor)作为开关器件的高电压大功率场合.该文以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理,软开关实现条件,给出了谐振参数的设计方法,该软开关设计思想可以推广到其他基本的DCDC变换器中.制作了一个使用IGBT的5kW~20kHz的实验样机,通过实验验证了该变换器的有效性.关键词:无源DCDC变换器;零电流软开关;零电压软开关中图分类号:TM464文献标识码:A文章编号:03722112(2010)08196306ANovelPassiveSoftSwitchingConverter1,211CHUEnhui,JinSheng,ZHAN
3、GHuaguang(1.SchoolofInformationScienceandEngineering,NorthEasternUniversity,Shenyang,Liaoning110004,China;2.KeyLaboratoryofIntegratedAutomationofProcessIndustry(NortheasternUniversity)ofNationalEducationMinistry,Shenyang,Liaoning110004,China)Abstract:Inordertorealizeasimpletopology,higheffic
4、iency,highfrequency,lowvoltagestress,easytocontrolsoftswitchingthreephaseinverter,AnovelPassiveAssistedSoftSwitchingConverterispresentedinthepaper.SoftSwitchingoftheswitchcanbeachievedbyusingPassiveAssistedResonantnetwork.ItisveryattractiveforhighpowerapplicationwhereIGBTispredominantlyusedast
5、hepowerswitch.Itsoperationprincipleisanalyzedthroughitsapplicationtotheboostconverter.Theconditionofsoftswitchingandthedesignconsiderationsareanalyzedindetail.Thenovelsoftswitchingcellcanbealsousedinotherbasicdcdcconverter.A5kW~20kHzprototypewhichusesIGBT(insulatedgatebipolartransistor)isma
6、de.Theeffectivenessoftheproposedconverterisconfirmedbytheexperimentalresults.Keywords:passiveDCDCconverter;zerocurrentswitching(ZCS);zerovoltageswitching(ZVS)[10,11]扑电路为主.1引言本文提出一种新型的无源软开关变换器,它通过采硬开关PWM变换器以其拓扑结构简洁、控制方式用简单的无源辅助谐振网络实现了开关管的软开关,开简单、工作频率恒定以及输出调节特性好而在通信、网关管的电流电压应力小,解决了二极管反向恢复问题
7、,络服务器等领域得到广泛应用.在高电压、大功率应用可用于IGBT作为开关器件的高电压、大功率场合.场合,功率器件承受的电压、电流应力大,开关损耗大,2回路拓扑和工作原理并且电压尖锋和电流浪涌带来的电磁干扰可能影响变换器的正常工作.为了有效地解决这些问题,近年来国2.1回路拓扑[1~4]内外提出了很多软开关技术,有源软开关技术需要无源软开关变换器主电路拓扑如图1所示.附加额外的开关元件、辅助电源、检测手段、控制策略S1、Do、Lo和Co分别为回路的开关管、输出整流二
