組合式三電平直流變換器及其軟開關(guān)技術(shù).pdf

1、針對寬范圍、高壓輸入場合，本文以降低開關(guān)管電壓應(yīng)力和減小輸出濾波電感為出發(fā)點，提出組合式三電平(Three-level, TL)變換器拓撲及其控制策略，并研究了該變換器的軟開關(guān)技術(shù)和磁集成技術(shù)。 本文提出一種組合式TL變換器拓撲，它由半橋TL單元和全橋單元組成，其中兩個變壓器副邊繞組按同名端一致的方向串聯(lián)，實現(xiàn)副邊電壓的疊加。該變換器的優(yōu)點是開關(guān)管的電壓應(yīng)力為輸入直流電壓的一半，通過合理地選擇變壓器變比可以大幅度減小輸出濾波電感

2、及副邊整流管電壓應(yīng)力，變換器具有較高的功率密度和快速的動態(tài)響應(yīng)，非常適用于寬范圍、高壓輸入的應(yīng)用場合。論文還提出組合式TL變換器的幾種控制方式和實現(xiàn)方法，通過分析指出，采用雙移相控制方式有利于提高變換器的效率?；陔p移相控制方式，按照每個單元移相順序的不同，組合式TL變換器有兩種控制策略，其中1?？刂撇呗詢?yōu)于2＃控制策略。 為減小變換器的體積重量，必須提高開關(guān)頻率，因此需要采用軟開關(guān)技術(shù)，降低開關(guān)損耗。本文將軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用到組合

3、式TL變換器中，分別提出零電壓開關(guān)(Zero-Voltage-Switching, ZVS) PWM組合式TL變換器和零電壓零電流開關(guān)(Zero-Voltage and Zero-Current-Switching, ZVZCS) PWM組合式TL變換器。 兩種軟開關(guān)PWM組合式TL變換器均保留了基本變換器的優(yōu)點和特點，其中ZVS PWM組合式TL變換器可以利用電路的寄生參數(shù)，如開關(guān)管結(jié)電容、變壓器漏感等，在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)超前

4、管的ZVS，在一定負載范圍內(nèi)實現(xiàn)滯后管的ZVS，但在兩電平模式下一對超前管的體二極管存在反向恢復(fù)。ZVZCS PWM組合式TL變換器可以在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)超前管的ZVS和滯后管的ZCS，同時超前管的體二極管不存在反向恢復(fù)現(xiàn)象。本文詳細分析了兩種軟開關(guān)PWM組合式TL變換器的工作原理和參數(shù)設(shè)計，并分別進行了實驗驗證。 ZVS PWM組合式TL變換器中副邊整流管存在反向恢復(fù)，導(dǎo)致整流管承受較大的電壓尖峰，通常采用有損吸收電路抑制尖峰

5、。本文將兩種基本箝位網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用于該變換器中，得到8種箝位電路，其中有兩種可以有效地消除副邊整流管的電壓尖峰，即分別在半橋TL單元和全橋單元中采用Tr-lead型箝位網(wǎng)絡(luò)，并將兩個箝位二極管連接于正負直流母線兩端。引入箝位網(wǎng)絡(luò)后，該變換器不僅保留了原型變換器的所有優(yōu)點，而且能夠有效地消除三電平模式和兩電平模式下的電壓尖峰，從而可以降低整流管的電壓應(yīng)力，同時省去有損吸收電路。論文還解釋了其他6種電路不能箝位或不能正常工作的原因，并進行了實驗驗