一種新型電流型移相全橋軟開關(guān)變換器

1)開關(guān)模態(tài)l[t0～t1]
t0時(shí)刻以前，原邊電流通過主開關(guān)管VT2和VT4，負(fù)載由輸出電容供電，如圖3(a)所示。t1時(shí)刻，輔助開關(guān)管VTa1打開，CS2和Lr1開始諧振，如圖3(b)所示，諧振電容電壓的表達(dá)式為(初始電壓為UCSl)：

經(jīng)過半個(gè)諧振周期，電感電流為0，諧振電容電壓變?yōu)橐籙CS1，故該模態(tài)持續(xù)時(shí)間：

此時(shí)，VTa1可以零電流關(guān)斷。
2)開關(guān)模態(tài)2[t1～t2]
t1時(shí)刻，由于并聯(lián)電容的存在，VT2可以零電壓關(guān)斷。如圖3(c)所示，輸入電流通過CS1，漏感Llk，變壓器的原邊以及VT4,CS1電壓的表達(dá)式為：

副邊電流通過VD1和VD4。t2時(shí)刻，電容兩端電壓降至為0，該模態(tài)持續(xù)時(shí)間：

3)開關(guān)模態(tài)3[t2～t3]
t2時(shí)刻，VT1零電壓開通，如圖3(d)所示，這期間該變換器像傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)一樣向負(fù)載供電。
4)開關(guān)模態(tài)4[t3～t4]
t3時(shí)刻，開通VT3，如圖3(e)所示。VT3的電流開始線性增加，VT4的電流線性減小。表達(dá)式為：

t4時(shí)刻，VT3的電流上升至輸入電流，VT4的電流減小到0，該模態(tài)的持續(xù)時(shí)間：

可見，VT3是零電流開通，VT4是零電流關(guān)斷的。
5)開關(guān)模態(tài)5[t4～t5]
輸入電流通過VT1和VT3，負(fù)載由輸出電容供電，如圖3(f)所示。變換器開始另一半周期的工作。

2 實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的條件
由以上工作原理的分析，我們可知，變換器順利實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)必須滿足以下條件：
(1)VT1和VT2必須有死區(qū)時(shí)間，且該死區(qū)時(shí)間不能太大，否則其并聯(lián)電容將被正向充電，以至零電壓丟失。以前文分析的半個(gè)周期為例，VT2關(guān)閉后的死區(qū)時(shí)間不能太大以至于VT1的并聯(lián)電容重新被正向充電，那么由式(5)可得，死區(qū)時(shí)間應(yīng)該滿足

(2)VT3和VT4的重疊時(shí)間要足夠大，以保證兩個(gè)下管的電流可以順利轉(zhuǎn)換。以前文分析的半個(gè)周期為例，重疊時(shí)間內(nèi)應(yīng)該要保證VT4的電流順利降為0，VT3順利的上升至輸入電流Iin。則由(8)式可得，重疊時(shí)間應(yīng)該滿足

3 仿真結(jié)果及分析
為了驗(yàn)證文本提出的變換器的原理，在Pspice里設(shè)計(jì)了一個(gè)50kHZ的模型進(jìn)行驗(yàn)證。輸入電流為Iin=10A，輸出電壓Uo=325V。一個(gè)周期內(nèi)各仿真波形如圖4所示。(a)圖所示為主開關(guān)管VT1的電壓電流波形，從圖上我們可以看出VT1可以零電壓開通和關(guān)斷。由于IGBT有拖尾電流效應(yīng)，因而實(shí)際中兩個(gè)上管可以用MOS管來代替IGBT；(b)圖所示為主開關(guān)管VT3的電壓電流波形，可見VT3順利的實(shí)現(xiàn)零電流開通和關(guān)斷；(c)圖為輔助開關(guān)VTa1的電壓電流波形，由于輔助電路引入諧振來幫助主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓，因而它是可以零電流工作的，不會(huì)給變換器增加額外的損耗。

4 結(jié)束語
本文提出了一種新型的移相控制電流型全橋PWM DC／DC變換器結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)利用輔助網(wǎng)絡(luò)來幫助兩個(gè)上管實(shí)現(xiàn)零電壓工作，利用變壓器的漏感來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)下管零電流工作。最后的仿真也證明了理論的正確性。由于結(jié)構(gòu)上的特性，該變換器在多路輸出的應(yīng)用中有更獨(dú)特的效果。