零压零流开关电源的研究与应用

31超前臂功率器件的零电压开关

　　与零压软开关逆变电路一样，零压零流软开关逆变电路超前臂功率器件的零电压开通可通过输出滤波电感中的能量来实现，其软开关程度主要取决于旁路电容和原边电流。

　　旁路电容充放电时间为：

式中：Ui——输入直流电压；

　　C——超前臂功率器件旁路电容量；

　　Ip——初级电流，类似一个恒流源。

　　功率器件开通时，变压器初级电流已通过器件反并二极管流动，集射极间电压为零。若旁路电容量较大，电路不仅可以在宽负载范围内实现零电压导通，而且可减小IGBT的关断损耗。

32延迟臂功率器件的零流开关

　　在续流阶段，变压器初级电流保持为零，延迟臂功率器件的开通和关断都将在零电流条件下完成的，减小了IGBT的开关损耗。如果延迟臂实现零电流开关，初级电流必须在延迟臂关断之前从负载电流减小为零，并在此后保持为零。

初级电流从负载电流降低为零的时间为：式中：Llk——主变压器漏感量；

　　Cb——隔直电容量；

　　D——占空比；

　　Ts——开关周期。

　　从上式可以看出，电流下降时间与负载无关，因此，如果开关时间设置合适，延迟臂可以在任意负载范围内实现零电流开关。

4试验研究

采用FBZVZCSPWM变换器，成功研制出大功率通信开关电源。具体技术参数如下：

　　输入电压：三相380V

　　开关频率：25kHz

　　输出功率：≥3kW

　　效率：≥92％

　　超前臂功率器件的电流波形和集射极间电压波形、延迟臂功率器件的电流波形和集射极间电压波形、变压器初级电流波形和逆变电路中点电压波形如图4所示，其中，(a)(c)(e)为仿真波形，(b)(d)(f)为试验波形。

5结语

通过以上分析和试验研究，得出以下结论：

　　（1）FBZVZCSPWM逆变电路可在宽负载范围内实现超前臂功率器件的零电压和延迟臂功率器件的零电流开关；

　　（2）续流阶段，变压器初级电流为零，有效降低了环路损耗；

　　（3）与FBZVSPWM逆变电路相比，效率明显提高。