有限双极性软开关工作原理

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1、实用有限双极性全桥软开关工作原理一，有限双极性全桥软开关主电路拓扑结构说明：图一，有限双极性全桥软开关主电路拓扑结构图一中，由两个桥臂构成一个全桥逆变电路，Q1和Q3组成超前桥臂；Q2和Q4组成滞后桥臂，其中C1﹑C3为超前桥臂并联电容和寄生并联电容，C2﹑C4为滞后桥臂寄生并联电容，我们设定C1=C3≥C2=C4，其中D1﹑D2﹑D3﹑D4分别为四只开关管IGBT（或MOSFET）Q1﹑Q2﹑Q3﹑Q4的并联（或寄生）二极管，T1﹑CB和Ls分别为主变压器﹑隔直电容和可饱和电感（又称磁性开关），Lx主变漏感和分布电感等的等效电感，L0为输出电感，D5和

2、D6为二次侧整流二极管。为达到有限双极性的全桥软开关的目的，四只开关管的开关时序如图二：文档实用图二：开关管时序超前臂开关管Q1﹑Q3PWM控制开通关断；滞后臂开关管Q2﹑Q4固定脉冲宽度相位差180o开通关断，Q1和Q4同时开通，Q1PWM控制关断，Q4固定脉冲宽度关断；Q3和Q2同时开通，Q3PWM控制关断，Q2固定脉冲宽度关断，Q1和Q4的驱动波形的相位相反；Q3和Q2的驱动波形的相位相反。一，有限双极性全桥软开关PWM逆变电路工作原理分析为了分析方便，突出重点略去无关紧要的细节，假定：a，输出电感的电感量无穷大，流过该电感的电流是恒定的直流。b，

3、主变压器是理想变压器，其漏感等分布参数用专门的漏感Lk等效。c，饱和电感Ls是理想的磁性开关，未饱和时电感非常大，饱和后电感几乎为零。下面按时序逐一分析该电路的行为1，t0时刻（见图三）：Q1和Q4已经导通多时，原边电流路径为：U+→Q1→Ls→Lk→CB→T1→Q4→U-。原边电流Ip为副边输出电感的电流Io的1/n(n为变压器变比，n=Np/Ns)。此时饱和电感是饱和的，对电路没任何影响，隔直电容已充上左正右负的直流电压。这是原边向副边传送能量的过程，副边二极管D5导通，D6反偏截止。文档实用图三：t0时刻1，t1时刻（见图四）：Q1关断，原边电流I

4、p因为副边输出电感的作用不能突变，大小仍为Ip=Io/n，原边电流路径切换为为：C1；C3→Ls→Lk→CB→T1→Q4→U-。图四：t1时刻原边电流Ip为电容C1充电，为C3放电，电容C1和C3连接点“1”点的电压从电源电压U开始缓慢下降，最终会下降到0；Q1的端电压从其导通时的饱和压降（3V左右）开始缓慢上升，最终会上升到电源电压U。设电容C1和C3的容量为：C1=C3=C,则电压上升到U的时间为：t=2nCU/Io文档实用可以看出，Q1的关断是零电压（3V左右）状况下的零关断，电压上升率和输出电流有关，输出电流越大，上升率就越大，Q1关断就越硬。t

5、1时刻后，实际上是电容器C1和C3的电压为一次侧Ls-Lk-CB-T1-Q4回路提供电压，隔直电容继续被充电，电压仍为左正右负。原边继续向副边传送能量，副边二极管D5保持导通，D6仍然反偏截止。3，t2时刻（见图五）：图五：t2时刻t2时刻，电容C1被充满电，其端电压变成U，C2被放完电，其端电压为零0，由于电感中电流不能突变，电流则通过D3继续流动，使得D3导通，原边电流流动路线改为U-→D3→Ls→Lk→CB→T1→Q4→U-,可见，电流的流动形性成了一个闭环，环的起点和环的终点是同一个点U-，这时的电流称为环流，此时，根据基尔霍夫电压环定律，可得U

6、LK+UCB=0，可以认为：是隔直电容的电压加到漏感上，环路电流急剧减少。此时Ip=Io/n–(UCB/LK)ta。文档实用副边二极管D5，D6同时导通为输出电感续流，主变压器被短路，环路电流不仅不传递能量到副边，而且在回路各元件上产生焦耳损耗。尤其是在D3和Q4上的损耗，会增加开关器件的通态损耗。故希望环流时间越短越好，环流衰减的越快越好。在Ip=Io/n–(UCB/LK)ta中可以看出，在其他条件不变的情况下，隔直电容越小，其端电压UCB会越较高，环流时间就越短，环流衰减就越快。式Ip=Io/n–(UCB/LK)ta中ta为环流衰减时间，当一段时间t

7、a后，原边电流减少到非常小，设为Ipmin。这时饱和电感退饱和，电感恢复到非常大。原边电流会保持为Ipmin的值不变。此时，将Q4关断。1，t3时刻（见图六）t3时刻，Q4关断，此时Ip为Ipmin几乎等于0，Q4关断后，由于C2，C4的作用，Q4的端电压从其饱和电压（3V左右）开始缓慢上升，故Q4的关断为零电流/零电压关断。图六：t3时刻Q4关断后，原边的Ipmin小电流，由于漏电感LK饱和电感LK的作用不能突变，将继续流动，流动路线为：U-→D3→Ls→Lk→CB→T1→C2；C4。为C4充电，为C2放电。此时将有电压UCB+U加在漏感和饱和电感上，

8、电流进一步减少。4，t4时刻（图七）文档实用t4时刻，原边的Ipmin小电流为C