一种新型的零电压开关双向DC-DC变换电源

由式(5)得th为

因此，只要开关换流间隔死区时间Td大于CM1从0V充电到U1所需的时间th，即满足式(7)就可实现开关元件的零电压开通。一般情况下，取换流时iT1的平均值。

图7　脉冲之间设置死区

电感Lk的选取

选适当的Lk，使电能从低压侧向高压侧传送时，保持电流iLk连续。实际上，在S3导通期间(ton)，C2提供负载电流，而在S3截止期间，电感中的感应电势使S1内部的二极管导通，一方面提供负载电流，另一方面，补充在ton期间C2中电荷的减少。根据功率平衡关系式(8)，输入、输出关系式(3)和式(9)，可得保持电流连续的最小电感Lkmin。

式中：f为电源的开关频率；I0为高压侧负载的平均电流；U2为高压侧的输出直流电压；UT2为变压器高压侧的电压有效值。

电流iLk临界连续波形如图8所示。

图8　电流iLk临界连续波形

仿真及实验结果

升压方式

1)电压值。升压工作方式下，若取蓄电池电压Vin=24V，开关频率fc=20kHz，占空比D=0.35，高压侧负载功率1kW，则变压器高压侧电压UT2为240V，用式(3)计算输出电压值为307V，仿真结果值见图9，和计算值基本吻合。其它相关的电流、电压波形如图9所示。

2)电感电流iLk的波形。电感电流iLk的波形如图9所示和图4中预期的iLk稳态电流波形一致。在死区段变压器电流迅速回落。

3)开关切换点电压值。根据2.3节的分析，只要满足式(7)即可实现电源的零电压换路。仿真时取Cs2=0.04LF，开关触发脉冲之间的死区Td设成5Ls时，能实现零电压开关，如图9所示。其中uM1为开关M1两端的电压波形。