一种带辅助桥臂移相全桥软开关变换器分析

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1、第44卷第2期电力电子技术Vo1．44，No．22010年2月PowerElectronicsFebruary，2010一种带辅助桥臂的移相全桥软开关变换器分析刘伟明，朱忠尼，张华，李跃华(空军雷达学院，湖北武汉430019)摘要：针对传统移相全桥ZVS变换器滞后桥臂零电压开关范周窄、占空比丢失严重、功率损耗较大等缺点．提出了一种带辅助桥臂的移相全桥变换器拓扑。分析了该电路的工作原理、功率损耗情况和辅助桥臂控制方法，给出了辅助桥臂参数设计的计算公式。最后研制了一台功率为1kW，工作频率为16．7kHz的样机，通过实

2、验验证了该移相全桥电路相关理论的正确性。关键词：变换器；拓扑；移相全桥；软开关中图分类号：TM46文献标识码：A文章编号：1000—100X(2010)02～0040—02AnalysisofaPhase-shiftedFull-bridgeSoft-switchingConverterwithParallelAssistantBridge-legLIUWei．ming，ZHUZhong—ni，ZHANGHua，LIYue—hua(RadarAcademyofAirForce，Wuhan430019，China)A

3、bstract：Aimedatthedefectsthatthezerovoltageswitching(ZVS)scopeoflaggingswitchesisnarow，dutycirclelossissevereandpowerwastageislargeintraditionalphas—shiftedfull—bridge(PS—FB)ZVSconverters，aPS—FBsoft-switchingconverterwithparallelassistantbridge—legispresented．

4、Theoperationalprinciple，powerwastageandcontrolmethodoflaggingswitchesofthecircuitareanalyzed．Thecalculationfommlaoftheparametersofassistantbridge-legispresented．TheexperimentalresultsuponalkWand16．7kHzprototypeindicatethattheanalysisiscorrect．Keywords：converte

5、r；topology；phase—shiftedfull—bridge；soft·switching1引言2变换器工作原理分析移相全桥软开关变换器电路结构简单，它通过图1示出并联辅助桥臂的移相全桥软开关变移相控制方式。使功率开关管实现了软开关，减小了换器结构。它在传统移相全桥软开关变换器的基础开关管的电流、电压应力和开关管损耗，提高了整机上增加了由一个电感厶和两个开关管VS。，VS构效率。增加了功率密度，实现了高频化和恒频控制f】1，成的辅助电路。因而得到了广泛关注。在功率变换电路中。为了提高输出功率，通常采用IG

6、BT作为开关器件。与MOS管相比，IGBT工作频率不能太高，死区时间较长。为：lp实现滞后管的零电压开通(ZVS)．要求谐振电感储能大．造成变压器漏感或串联电感取值大．次级占空比丢失严重，环流损耗加大为了在较小的谐振电感L为变压器漏感；Vs，，VS为滞后桥臂开关管情况下得到较大的滞后桥臂ZVS范围，减小占空比图1并联辅助桥臂的移相全桥电路丢失及环流损耗。必须对传统变换器进行改进。该电路每个周期内有l4个工作模态，电路的主提出了一种带辅助桥臂的移相全桥ZVS电路[21。要波形如图2所示。该电路在传统移相ZVS变换器的

7、基础上增加了两个辅助开关和一个辅助电感，减小了开关损耗，为滞后桥臂实现ZVS提供条件。分析了变换器的工作原理、功率损耗情况和辅助桥臂控制方法．给出了辅助桥臂参数设计计算公式．并研制了一台功率为1kW，工作频率为16．7kHz的样机实验结果证明，该电路占空比丢失小，可以实现滞后臂任意负载范围内的ZVS，并且变换器的工作效率高。定稿日期：2009—05—26作者简介：刘伟明(1979一)，男，湖北云梦人，硕士，研究方向为电力电子与电力传动。40一种带辅助桥臂的移相全桥软开关变换器分析(2)～t】阶段t时刻，VS关断，初

8、级电流Pa；=1—!L旦_[(1+_ra+)ta+2(1l，D)￡d]+给C充电，c2放电，是～个谐振过程。i类似于一个aT，．1恒流源。t时刻，C的电压下降为零，VS的反并二(2一)}f(2)极管VD自然导通。L式中：Ta为辅助Vs。导通压降；￡为VSVS同时导通时间，(3)【：～t4]阶段t2时刻后，若在VD导通期间，t，￡；为死区时间，￡5；为VS反并