新型两相零电压转换PWM变换器的研究

(g)模 态7 (h)模 态8

图3 D>0.5时 的 半 个 开 关 周 期 中 的 不 同 开 关 状 态 下 的 等 效 电 路

1）模态1[t₀－t₁] 对应于图3（a），在t₀时刻S_r导通，谐振电感L_r中的电流从0开始线性上升，其上升斜率为di_Lr/dt=v_o/L_r，升压二极管D₁的电流开始减小。在t₁时刻通过电感L_r的电流上升到I_in1，升压二极管D₁的电流减小到0，D₁自然关断，模态1结束。该模态持续的时间为：t₀₁=L_rI_in1/V_o。

2）模态2[t₁－t₂] 对应于图3（b），在t₁时刻升压二极管D₁关断，L_r与C₁开始谐振。电感L_r中的电流继续上升，而电容C₁开始放电。i_Lr和v_C1分别为

i_Lr(t)=I_in1＋sinω_r(t－t₁)v_C1=V_ocosω_r(t－t₁)

式中：ω_r=；

z_r=；

C_r=C₁=C₂。

在t₂时刻C₁的电压下降到0，电感L_r1中的电流为i_Lr(t₂)=I_in1＋V_o/Z_r，模态2结束。该模态持续的时间为：t₁₂=。

3）模态3[t₂－t₃] 对应于图3（c），在t₂时刻如果V_o/Z_rI_in2时，电感L_r中的电流一部分流过I_in1和D_r1续流，另外一部分流过I_in2和D_r2续流，则通过主开关管S₂中的电流小于I_in2。反之，电感L_r中的电流一部分流过I_in1和D_r1续流，另外一部分流过S₁和S₂的反并二极管D_s1和D_s2续流，i_s2出现负值，此时开通S₁就是零电压开通。S₁的开通时刻应该滞后于S_r开通，滞后时间为

t_d>t₀₁＋t₁₂=＋。

4）模态4[t₃－t₄] 对应于图3（d），在t₃时刻S_r关断，i_Lr线性减小。在t₄时刻i_Lr线性减小到I_in1时，模态4结束。

5）模态5[t₄－t₅] 对应于图3（e），在该模态中i_Lr继续线性减小，S₁中的电流线性上升。在t₅时刻S₁中的的电流上升到I_in1，L_r中的电流减小到0，模态5结束。

6）模态6[t₅－t₆] 对应于图3（f），在该模态中S₁和S₂同时导通工作，直到主开关管S₂关断，模态6结束。

7）模态7[t₆－t₇] 对应于图3（g），在t₆时刻，主开关管S₂关断，输入电流I_in2给电容C₂恒流充电，C₂的电压从零开始线性上升，v_C2=(t－t₈)。所以S₂是零电压关断。在t₉时刻C₂的电压达到V_o，模态7结束。

8）模态8[t₇－t₈] 对应于图3（h），在该模态中主功率开关管S₁和升压二极管D₂处于导通状态，主功率开关管S₂和升压二极管D₁均为关断状态，在t₈时刻辅助开关管S_r再次导通，开始另一半开关周期的工作，其工作情况类似于上述的半个周期。

2.2 D≤0.5时的工作原理

设初始状态为主功率开关管S₁和S₂及辅助开关管S_r均为关断状态，升压二极管D₁，D₂处于导通状态。v_c1(t₀)=v_c2(t₀)=V_o，i_Lr(t₀)=0。

当占空比小于0.5时，每半个开关周期内有十个开关模态。图4为各主要变量的理论稳态波形图，图5为各开关模态的等效电路。各开关状态的工作情况描述如下。

图 4 D≤ 0.5 时 的 各 主 要 变 量 的 理 论 稳 态 波 形

(a) 模 态 1 (b) 模 态 2

(c) 模 态 3 (d) 模 态 4

(e) 模 态 5 (f) 模 态 6