一种两相ZVT―PWMDC/DC变换器的分析与设计

图6根据仿真结果拟合成的ZrF沧芩鸷那面

图7主开关CE电压(上)与谐振电感电流(下)波形

图4所示为F、Zr对该变换器DM曲线的影响(fs=35kHz)。其中图4(a)所示的一族曲线是一族自上而下F由小变大的DM曲线。可见，F越大，M的可调范围越大。从这个角度考虑，F应适当地大。图4(b)是一族自上而下Zr由小变大的DM曲线。可见，Zr越大，M的可调范围越大，同时Zr大于某个值后对M的线性度以及M的可调范围的影响就不是很明显了。同时从减小谐振电感电流峰值的角度出发，Zr也应适当地大。

图5为自上而下F由小变大时的一族DTLmin曲线。可以看出，F越大，为主开关提供零电压开关条件所需辅助开关超前主开关S1开通的时间也就越短，这样就允许占空比的可调范围更大。

根据实验样机的设计指标，做一系列仿真。所得的数据用Matlab拟合成的总损耗曲面如图6所示。

最后综合考虑上述优化指标，选择Zr=100,F=10(即Lr=455μH,Cr=455nF)为实验样机的谐振参数，将其工程化，得到实际的谐振参数为Lr=47μH,Cr=C1=C2=4.7nF。

6实验结果

根据前面的设计，完成了硬件电路的制作和调试。实验电路输入电压Vin=200V，工作频率fs=35kHz，将按照式(3)计算出的TL最小值留有一定裕量后作为实验样机的TL，TL=18μs,实际输出电压Vout=159V,负载电流IRo=616A，输出功率Pout≈980W,电路工作稳定。实验电路的主要波形如图7所示。

由图7中可以看出，谐振电感电流约1μs左右上升到最大值，并保持了一段时间，这说明主开关是零电压开通的，同时也说明根据推导出的主开关零电压开通条件选取的TL是正确的。

7结语

本文介绍了一种更适合于大功率场合的新型两相零过渡PWM变换器，推导了电压变换比的解析表达式，推导了实现零电压开关的条件，并设计了该变换器的控制电路，利用仿真合理地选择电路参数后，通过实验结果证明了推导的正确性和参数选择的可行性。