零壓零流開關(guān)電源的研究與應(yīng)用

31超前臂功率器件的零電壓開關(guān)

　　與零壓軟開關(guān)逆變電路一樣，零壓零流軟開關(guān)逆變電路超前臂功率器件的零電壓開通可通過輸出濾波電感中的能量來實(shí)現(xiàn)，其軟開關(guān)程度主要取決于旁路電容和原邊電流。

　　旁路電容充放電時(shí)間為：

式中：Ui——輸入直流電壓；

　　C——超前臂功率器件旁路電容量；

　　Ip——初級(jí)電流，類似一個(gè)恒流源。

　　功率器件開通時(shí)，變壓器初級(jí)電流已通過器件反并二極管流動(dòng)，集射極間電壓為零。若旁路電容量較大，電路不僅可以在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電壓導(dǎo)通，而且可減小IGBT的關(guān)斷損耗。

32延遲臂功率器件的零流開關(guān)

　　在續(xù)流階段，變壓器初級(jí)電流保持為零，延遲臂功率器件的開通和關(guān)斷都將在零電流條件下完成的，減小了IGBT的開關(guān)損耗。如果延遲臂實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)，初級(jí)電流必須在延遲臂關(guān)斷之前從負(fù)載電流減小為零，并在此后保持為零。

初級(jí)電流從負(fù)載電流降低為零的時(shí)間為：式中：Llk——主變壓器漏感量；

　　Cb——隔直電容量；

　　D——占空比；

　　Ts——開關(guān)周期。

　　從上式可以看出，電流下降時(shí)間與負(fù)載無關(guān)，因此，如果開關(guān)時(shí)間設(shè)置合適，延遲臂可以在任意負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)零電流開關(guān)。

4試驗(yàn)研究

采用FBZVZCSPWM變換器，成功研制出大功率通信開關(guān)電源。具體技術(shù)參數(shù)如下：

　　輸入電壓：三相380V

　　開關(guān)頻率：25kHz

　　輸出功率：≥3kW

　　效率：≥92％

　　超前臂功率器件的電流波形和集射極間電壓波形、延遲臂功率器件的電流波形和集射極間電壓波形、變壓器初級(jí)電流波形和逆變電路中點(diǎn)電壓波形如圖4所示，其中，(a)(c)(e)為仿真波形，(b)(d)(f)為試驗(yàn)波形。

5結(jié)語

通過以上分析和試驗(yàn)研究，得出以下結(jié)論：

　?。?）FBZVZCSPWM逆變電路可在寬負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)超前臂功率器件的零電壓和延遲臂功率器件的零電流開關(guān)；

　?。?）續(xù)流階段，變壓器初級(jí)電流為零，有效降低了環(huán)路損耗；

　　（3）與FBZVSPWM逆變電路相比，效率明顯提高。