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一种新型零电压、零电流全桥PWM DC/DC变换器的研制

凌俊杰  
【摘要】:移相全桥零电压、零电流(PS-FB-ZVZCS PWM)变换器在原边电压过零期间复位原边电流,实现超前桥臂零电压开关,滞后桥臂零电流开关,从而克服了移相全桥零电压(PS-FB-ZVS-PWM)变换器的明显不足。国内外先后提出了多种不同的拓扑结构,但都尚存在诸如:损耗增加、控制困难、制造工艺复杂等问题。 本文提出的一种利用耦合输出电感的新型次级箝位ZVZCS-PWM变换器与目前各种ZVZCS-PWM电路拓扑相比较:采用了无损耗元件及有源开关的简单辅助电路;副边整流二极管的电压应力和传统的硬开关电路一样小;轻载时箝位电容的充、放电电流能根据负载情况自动调整,可保证在很宽的负载范围内变换器都有高效率;辅助回路二极管D_c可以实现软关断,因而反向恢复影响小。 论文分析了该新型变换器的工作原理,提出了参数设计依据,进而推导了变换器各种状态时的参数计算方程;运用Pspice9.2电路专用仿真软件成功地对变换器工作特性进行了仿真,分析了各参数对变换器性能的影响,并得出了变换器的优化设计参数;最后研制出基于该新型拓扑的1千瓦移相控制零电压、零电流软开关电源,给出了其主电路、控制电路、保护电路及高频变压器等的设计过程,并在实验样机上测量出实际运行时的波形及变换器效率。 理论分析与实验结果证明:该变换器拓扑能在1/3负载以上范围内实现超前桥臂的零电压开关,在任意负载下实现滞后桥臂的零电流开关;在很宽的负载范围内都具有高效率;尤其适合以IGBT作为主功率开关管的高电压、大功率功率变换,具有广泛的应用前景和巨大的经济价值。


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