一種兩相ZVT―PWMDC/DC變換器的分析與設計

圖6根據(jù)仿真結(jié)果擬合成的ZrF滄芩鷙那面

圖7主開關(guān)CE電壓(上)與諧振電感電流(下)波形

圖4所示為F、Zr對該變換器DM曲線的影響(fs=35kHz)。其中圖4(a)所示的一族曲線是一族自上而下F由小變大的DM曲線。可見，F(xiàn)越大，M的可調(diào)范圍越大。從這個角度考慮，F(xiàn)應適當?shù)卮?。圖4(b)是一族自上而下Zr由小變大的DM曲線?？梢姡琙r越大，M的可調(diào)范圍越大，同時Zr大于某個值后對M的線性度以及M的可調(diào)范圍的影響就不是很明顯了。同時從減小諧振電感電流峰值的角度出發(fā)，Zr也應適當?shù)卮蟆?

圖5為自上而下F由小變大時的一族DTLmin曲線。可以看出，F(xiàn)越大，為主開關(guān)提供零電壓開關(guān)條件所需輔助開關(guān)超前主開關(guān)S1開通的時間也就越短，這樣就允許占空比的可調(diào)范圍更大。

根據(jù)實驗樣機的設計指標，做一系列仿真。所得的數(shù)據(jù)用Matlab擬合成的總損耗曲面如圖6所示。

最后綜合考慮上述優(yōu)化指標，選擇Zr=100,F=10(即Lr=455μH,Cr=455nF)為實驗樣機的諧振參數(shù)，將其工程化，得到實際的諧振參數(shù)為Lr=47μH,Cr=C1=C2=4.7nF。

6實驗結(jié)果

根據(jù)前面的設計，完成了硬件電路的制作和調(diào)試。實驗電路輸入電壓Vin=200V，工作頻率fs=35kHz，將按照式(3)計算出的TL最小值留有一定裕量后作為實驗樣機的TL，TL=18μs,實際輸出電壓Vout=159V,負載電流IRo=616A，輸出功率Pout≈980W,電路工作穩(wěn)定。實驗電路的主要波形如圖7所示。

由圖7中可以看出，諧振電感電流約1μs左右上升到最大值，并保持了一段時間，這說明主開關(guān)是零電壓開通的，同時也說明根據(jù)推導出的主開關(guān)零電壓開通條件選取的TL是正確的。

7結(jié)語

本文介紹了一種更適合于大功率場合的新型兩相零過渡PWM變換器，推導了電壓變換比的解析表達式，推導了實現(xiàn)零電壓開關(guān)的條件，并設計了該變換器的控制電路，利用仿真合理地選擇電路參數(shù)后，通過實驗結(jié)果證明了推導的正確性和參數(shù)選擇的可行性。