采用变压器次级辅助绕组的软开关PWM三电平变换器

作者：时间：2011-03-19来源：网络收藏

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模式7（t₆～t₇） t₆时刻初级电流完全复位，整流电压v_rec(t₆)=V_β。然后整流二极管D₇关断，C_h提供全部负载电流，整流电压迅速下降，简化等效电路如图3(c)所示。此模式下的整流电压按式（11）线性下降。

v_rec(t)=V_β－t （11）

模式8（t₇～t₈） t₇时刻C_h放电完毕，然后整流二极管D₇，D₈同时导通，均分负载电流。

模式9（t₈～t₉） t₈时刻关断S₂，此时i_p=0，因此S₂是零电流关断，以后是S₂与S₃的死区时间。t₉时刻开通S₃，由于L_k的存在，i_p不能突变，所以S₃是零电流开通，电路工作进入另半个周期，其工作情况类似于前面的描述。从以上工作模式分析可以看出，这种变换器可以获得很好的ZVZCS软开关效果，并减小了占空比丢失。

2.2 ZVZCS软开关效果

2.2.1 超前管的ZVS范围

超前管并联的电容首先利用输出滤波电感的能量充电/放电（模式4），然后通过漏感储能充电/放电（模式5），因此易于实现ZVS，但在负载很轻时，超前管的ZVS会受到限制。在模式4最后时刻的初级电压等于维持电容电压折算到初级的峰值，初级电流i_p=I_on，从能量关系来看，若要实现ZVS，则漏感储能要大于或等于维持电容储能，即

L_k(I_on)²（C₃＋C₄）

I_o牛12）

式（12）决定了超前管的ZVS范围，从式中可以看出，超前管的ZVS是由变压器匝比，开关管并联电容，变压器漏感和输入电压共同决定的，当电路中的条件满足式（12）时，在任意负载条件下，超前管都可以实现ZVS。

2.2.2 滞后管的ZCS范围

从前面的工作原理分析可知，初级电流由维持电容电压来复位。在轻负载下，维持电容不能完全放电，所以充电少，负载越轻，维护电容峰值电压越低。然而复位电流也随负载电流的减小而减小，滞后管的ZCS也能通过很低的维持电容电压获得，因此，滞后管的ZCS变化范围足够宽。

3 实验结果

一个2.7kW的变换器验证了这些特性。输入为三相50Hz/380V，输出为直流27V/100A，变换器工作频率为20kHz。超微晶ONL－805020，N₁=30，N₂=5，N₃=2，L_k=5μH，C_h=20μF，功率模块为2MBI50L－120X2。图4－图9为试验得到的波形。实验表明，该变换器可以在较轻负载下实现了软开关。