（电力电子与电力传动专业论文）一种新颖的zvzcspwm三电平变换器研究.pdf

s t u d yo fa n o v e lz v z c sp w mt h r e e l e v e lc o n v e r t e r a b s t r a c t n o w a d a y st h et e c h n o l o g yo fs w i t c h i n gp o w e rs u p p l yi sg r a d u a l l yb e i n gp e r f e c t h o w e v e r ，t h e r ei sn oe n dt ot h ed e m a n df o rah i g h p o w e r ，h i g hp e r f o r m a n c ep o w e r s u p p l y t h r e e l e v e rd c d cc o n v e r t e r sa r ew i d e l yr e s e a r c h e di np o w e re l e c t r o n i c s a p p l i c a t i o n s ，e s p e c i a l l yf o rh i g hp o w e ra p p l i c a t i o n s t h em a i no b j e c t i v et op r o p o s e t h r e e l e v e lc o n v e r t e ri st or e d u c ev o l t a g es t r e s sa c r o s st h ep o w e rs w i t c h e s ，i n o r d e rt om a k et h el o wv o l t a g es t r e s ss w i t c h e sa p p l i e di nh i g hi n p u tv o l t a g ed c d c c o n v e r t e r w i t ht h ed e v e l o p m e n to fs o f ts w i t c h i n g ，i ti st h es t u d yh o t s p o tt h a th o w t oc o m b i n et h r e e l e v e lc o n v e r t e rw i t hs o f ts w i t c h i n g t h ep a p e ra n a l y z e st h ec l a s s i c a lp h a s e - s h i f t e dz e r o - v o l t a g e - s w i t c h i n gp w m t lc o n v e r t e rw h i c hi n t e g r a t e st h ea d v a n t a g e so fr e s o n a n tc o n v e r t e r sa n dp w m c o n v e r t e r s t h o u g hi tr e a l i z e sz v sf o rt h ep o w e rs w i t c h e s ，i tc a nn o te l i m i n a t et h e d u t y c y c l el o s sa n dt h eo u t p u tr e c t i f i e rd i o d e ss t i l ls u f f e rv o l t a g es p i k e t h e na n o v e l z e r o - v o l t a g e a n d z e r o c u r r e n t s w i t c h i n g ( z v z c s ) p w mt h r e e l e v e l c o n v e r t e ri s p r o p o s e d v o l t a g es t r e s so fe a c hm a i ns w i t c hi nt h i sc o n v e r t e ri s r e d u c e dt oh a l fo ft h ei n p u tv o l t a g e ，w h i c hm a k e st h ec o n v e r t e rq u i t es u i t a b l ef o r h i g hi n p u tv o l t a g ea p p l i c a t i o n s t h ez c sc o n d i t i o nf o rl a g g i n gs w i t c h e su n d e rw i d e l o a dr a n g ei sp r o v i d e db ya s e c o n d a r ya u x i l i a r yc i r c u i t f i n a l l y ，t h eo p e r a t i o np r i n c i p l eo fz e r o v o l t a g ea n dz e r o - c u r r e n t s w i t c h i n g p w mt h r e e - l e v e lc o n v e r t e ri sv a l i d a t e d b yt h e s i m u l a t i o na n a l y z ea n dt h e d e b u g g i n ge x p e r i m e n to f5 0 v 2 0 as a m p l ed e v i c e k e y w o r d s ： z e r o v o l t a g es w i t c h i n g ， z e r o c u r r e n ts w i t c h i n g t ld c d cc o n v e r t e r ，d u t y c y c l el o s s 插图清单 图1 1t l 逆变 图1 2 典型z v s t l 变换器 图1 3 带辅助网络z v s t l 直流变换器 图1 4 z v z c s t l 直流变换器( 1 ) 图1 5z v z c s t l 直流变换器( 2 ) 图1 6z v z c s t l 直流变换器( 3 ) 图2 1b u c k t l 电路和波形 图2 2 移相控制策略 图2 3 典型z v s t l 变换器主电路和工作波形 图2 4 工作模式等效电路 图2 5 模式1 等效电路 图2 6 模式2 等效电路 图2 7 模式7 等效电路 图2 8 仿真电路 图2 9 仿真波形 图3 1z v z c s t l 直流变换器主电路和工作波形 图3 2 工作模式等效电路 图3 3 模式5 等效电路 图3 4 模式6 等效电路 图3 5 最大占空比的确定 图3 6 仿真电路 图3 7 仿真波形 图4 iu c 3 8 7 5 内部功能方框图 图4 2 采用u c 3 8 7 5 的p w m 控制电路 图4 3 电压电流反馈电路 图4 4 丌关电流保护电路， 图4 5 温度保护电路 图4 6i g b t 驱动电路， 图5 1 实验波形 3 j届一心n他b h h托加丝孔拍拍”凹如叭甜驰拍卯如 独创性声明 本人声喽所星交麴学位论文楚本人程导师指导f 谶抒的研究下侮及取得的研究成 果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表 或撰写过的研究成果，也不包含为获得盒世王些叁堂 或其他教育机构的学位或 证书丽使翔过的材科。与我同 二作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了 明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：善p ；，许 签字目期：御；年月二习 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解金胆王业盔堂有关保留、使用学位论文的规定，有权保 留并向国家柯关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被奄阆和借阅。本人授 权盒鼗三冀丕堂可以将学位论文的垒部或部分幽容编入有关数据库进行检索，可班采 用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权二i ) 学位论文作者签名 郡毛皤 签字日期：纠- 6 年钾月2 目 学位论文作者毕业后去向： 工作单位：鬟野亟闰镑杈撕婚公司 通讯地址：豫叫，锄出窭料鹊圈缸耋 斜苫略| 与 导师签名： 等手 签字日期。知名年9 月2 日 电话：口7 玎一专。76 ；： 郏编：f f 如_ 7 致谢 本文是在导师徐宁裂教授积挂少武副教授的精心指导下完成的。他们严灌 认真的治学态度、一丝不萄的工作方法和兢兢业业的敬业精神，给我以深刻的 影响，促使我不断地进步和完善自己。 整个硕士除段，侩老师在学习方殛为我提供了谗多便利条馋，在科研方西 给我导向，让我深受启迪，使我在各方面都取得了长足的进步。杜老师更是为 我课题的开题和研究都付出了大量心血。在论文的撰写过程中，杜老师对论文 的布局和每个细苇的详细窜阅绘我的论文定璃起到了决定性作用。社老师在科 研学术上有着自己独到的见解和领悟力，开阔、敏捷的思维，不辞辛劳的酬心 指导和谆谆教导，以及提出的许多建设性意见使我长进很快。他平易近人的朴 素作风和真诚友善的处整态度给了我巨大帮助。在此，我要淘徐老师、杜老师 表示我最诚挚的谢意! 论文结束后，我就将踏上工作岗位，研究生阶段学习到的知识和经验对我 今厢的工作和学习有着很大的帮助。在今后的日子蟹，我会深深怀念这两年半 多来的学习和科研生活。 向所有在硕士研究生阶段曾经帮助过我的老师深表谢意。还有我那些最可 爱的同学们，他们是蒋劲松、方如举、邹希、杨钰辉、张家友、陈中、丁丽等。 在此向他们袭示艨谢。 感谢我的父母和我的掰哥，他们对我的关心和鼓励是对我最大的支持，我 的任何成绩都应该归功于他们的教育和支持。 谢谢大家! 恳请所有读到这篇论文的老师和同学多提宝贵意见，不吝赐教。 作者：鄂玉泽 2 0 0 6 年3 月 第一章绪论 现代电力电子技术从6 0 年代诞生以来，经过4 0 多年的发展，已经形成较 为完整的学科体系羁理论。电力电子学受是获褥了突飞猛进的发展，被各溺专 家学者视为人类社会的第二次电子革命。由于开关电源在重量，体积及能耗等 方面都比线性电源有显著减少，因此近年来许多领域，如邮电通讯，军事装备， 交通设麓，仪器仪表，工业设备等褥到广泛运角。开关电源是集电力变换、现 代电子、自动控制等多学科的边缘交叉技术，其中d c d c 变换器是它的核心。 d c - d c 变换器将输入的直流电压，经过高频斩波或高频逆变后，通过憋流和滤 波环节，转换成所需要的意流电压。d c d c 交换器作为开关电源中的熏要核心 组成部分，人们对其憔能、重量、体积、效率和可靠性也提蹦了更高的要求。 2 0 世纪9 0 年代以来我国电力电子投术和开关电源产业获得了快速发展，尤其 是近年来，随着功率器件的更薪换代、新型电磁材料的使用、功率变换技术的 进步、新的控制理论和软传不版涌现，使撂赢效率、高功率密度、高质量输出 和高可靠性成为d c - d c 变换器不断追求的目标，同时也使这一目标的实现成 为可能。 1 1 电力电子技术的发展方向 高频电力电予技术怒邀力电子学的一个萤疆发展方向。开关元器件的商频 化是亳频瞧力电子学豹罄础，功率场效应晶体篱( m o s f e t ) ，绝缘搬双极性晶 体管( 1 g b t ) 和场控晶闻管( m c t ) 融成为现代高频电力电子学的主要开关器 件。菲晶、微晶磁芯和黼额铁氛体也取得了耋霪的进展。电力电子变换器电路 籀卦豹发震是齑颓电力窀予学静勇个重蔡方蕊，谐振变换嚣( r e s o n a n t c o n v e r t e r ) 、准谐振( q u a s i r e s o n a n tc o n v e r t e r ) * 1 多谐振( m u l t i r e s o n a n tc o n v e r t e r ) 交换技术，零意趱开关p w m ( z e r o v o l t a g e s w i t c h i n gp w m ，z v s p w m ) 帮零魄漉 牙关p w mf z e r o c u r r e n t 。s w i t c h i n gp w m ，z c s p w m ) 技术，零电压转换 ( z e r o 。v o l t a g e t r a n s i t i o n ，z v t ) 窝零泡滚转换( z e r o 。c u r r e n t 。t r a n s i t i o n ，z c t ) 技 术，以及谐振磨流环节逆变器( r e s o n a n td el i n ki n v e r t e r ，r d c l i ) 技术等部分绒全 帮窳理了交换器中静功率嚣 孛豹零毫糕开关( z e r o v o l t a g e s w i t c h i n g ，z v s ) 藏零 电i f ；i 开关( z e r o c u r r e n t s w i t c h i n g ，z c s ) ，克服了脉宽调制型功搴开关蛰开关攒耗 随开关频攀戏正珑增搠的缺点，使功窭嚣馋黪开关叛露大大零至l 提离。电力邀 予变换器的商频化和小裂化、模块化怒紧密相差的，雨这又与变换器的高效率 和结构的您绝缘一隧能与鼹导热性能联系在一起。盈掰赢频电力电子技术是隧离 频开关器件和元件、零电压或零电流开关电路拓扑和装鬣的缩构、材料与工艺 的发展弼发展的。 1 2 直流变换器的分类与特点 直流变换器有非隔离型和隔离型两类。非隔离直流变换器有六种基本类型， 即降压( b u c k ) 变换器、升压( b o o s t ) 变换器、升降压( b u c k b o o s t ) 变换器、 库克( c u k ) 变换器、瑞泰( z e t a ) 变换器和赛皮克( s e p i c ) 变换器。其中最 基本的两种电路是b u c k 变换器( 降压斩波变换器) 和b o o s t 变换器( 升压斩波 变换器) ，其余四种变换器则由它们派生而来。 隔离型直流变换器主要有单管正激变换器( f o r w a r d ) 和反激变换器 ( f l y b a c k ) ，双管正激( d o u b l et r a n s i s t o rf o r w a r dc o n v e r t e r ) 变换器、双管反激 变换器( d o u b l et r a n s i s t o rf l y b a c kc o n v e r t e r ) 、推挽变换器( p u s h - p u l i c o n v e r t e r ) ， 半桥变换器( h a l f - b r i d g ec o n v e r t e r ) ，全桥变换器( f u l l b r i d g ec o n v e r t e r ) 等，三电 平直流变换器( t h r e e l e v e lc o n v e r t e r ) 是近年来兴起的一种新的拓扑结构，它的特 点是每个桥臂由四只开关器件组成，该变换器的开关应力为输入直流电压的一 半。功率开关管的电压和电流一定时，变换器的输出功率通常与所用功率开关 管的数量成正比，即四管全桥直流变换器的输出功率是半桥直流变换器的两倍， 是单管直流变换器的四倍。因此三电平d c d c 变换器在直流变换器中是输出功 率最大的一种，同时它还解决了低电压开关器件难以用于高压场合的问题。 按开关管的开关条件，直流变换器可分为硬开关( h a r ds w i t c h i n g ) 和软开 关( s o f ts w i t c h i n g ) 两种。硬开关直流变换器的丌关器件是在承受电压或电流 的情况下接通或断开电路，因此在开通或关断过程巾伴随着较大的损耗，即所 谓的开关损耗。变换器工作状态一定时，开关管开通或关断一次的损耗也是一 定的，因此开关频率越高，开关损耗就越大。同时，开关过程中还会激起电路 分布电感和寄生电容的振荡，带来附加损耗，因此导致硬开关直流变换器的开 关频率不能太高。软开关直流变换器的开关管在开通和关断过程中有两种方式， 一是加于开关管上的电压为零，即零电压开关( z e r o v o l t a g e s w i t c h i n g ，z v s ) ， 二是通过器件的电流减少为零，即零电流开关( z e r o c u r r e n t s w i t c h i n g ，z c s ) 。 这种软开关方式显著的减少了开关损耗和开关过程中激起的振荡，有效的减少 了e m i ，可以大幅度地提高开关频率，为变换器的小型化和模块化创造了条件。 功率场效应管( m o s f e t ) 有高的开关速度，但同时也有较大的寄生电容，它关 断时，在外电压作用下其寄生电容充电。如果在它开通前不将这部分电荷放掉， 则将消耗于器件内部，这即容性开通损耗。m o s f e t 宜采用零电压( z v s ) 开 通方式以减少这种损耗。绝缘栅双极性晶体管( i n s u l a t e dg a t eb i p o l a r t r a n s i s t o r i g b t ) 是一种复合器件，关断时的电流拖尾会导致较大的关断损耗，如果在关 断前使通过它的电流降为零，则可以显著的降低关断损耗，因此i g b t 宜采用 零电流( z c s ) 关断方式。 1 3 三毫平直滚变换器 1 3 ，l 三电平壹滤交换器豹提如 电力电子设备在工作中都不可避免的彝电网输入谐波帮无功电流，整随着 通讯、计算机行业的蓬勃发展，电源设备具有更好的环保性能成为电力电子技 术的一个重要的发展方向，一些世界性的学术组织和国家还颁布和实施了一些 输入电流的谐波限制标准。为了达到国际标准的要求，攥到好的环绦性能，减 少电源设备对电网的谐波污染，就要引入功率因数校正技术( p o w e rf a c t o r c o r r e c t i o n p f c ) 。有源功率因数校正技术是抑制谐波污染和无功电流的有激手 段，得到了广泛的研究和应用。中、大功率的高频开关电源般为3 8 0 v a c 输 入，整流后的直流母线电压会岗达6 4 0 v 左右，经过三棚b o o s t 型功率因数变 换器输出的直流电压般高达7 6 0 v 1 0 0 0 v 。这大大增加了后级变换器开关管 的电压应力，很难选择合适的开关管。i 9 8 1 年，鞠本的a k i r an a b a e 教授提出 了中点耱位逆变器( n e u t r a l p o i n t c l a m p e di n v e r t e r ，n p c 逆变器) ，如图l + l 所 示。它是在传统的三相桥式逆变器中增加了如图所示的两个分压电容，在每个 桥臂增加了两只开关管和两只中点箝位二极管。该逆变器每个桥臂的输出可得 到、班。2 、0 三个瞧平，邈此也稳为三电平逆变器( t h r e e l e v e li n v e r t e r ，t l 逆变器) 。与两电平逆变器( 传统的逆变器每个桥臀只能输出k 。和0 两个电 平) 相比，t l 逆变器开关管的电压斑力为输入电压的一半。 c 图1 1 t l 逆变器 1 3 。2 三电平直流变换器的分类 随着人们对电力彀子装置的电压等级和功率等级不皈提瘫，多电平变换器 作为顺应这一潮流的一种解决方案，正受到越来越多的关注。另一方丽，高频 化是电力电子学一直追求的目标，伴淹高频化，功率器件的开关损耗闯题成为 一个日蕊突出的矛盾，由此软开关技术应运雨生。它成为降低开关损耗，减少 电磁干扰( e m i ) ，提高系统效率的一个重要手段，因此，结合三电平及软开关 技术，研究产生了各种不同拓扑的三电平软开关直流变换器。 根据不间分类方式三电平软开关_ 鞲流变换器主要有四种类别： ( 1 ) 瓣离与非隔离 隔离式t l 变换器包括：半桥( h a l f - b r i d g e ) 、全桥( f u l l - b r i d g e ) 、正激 ( f o r w a r d ) 、反激( f l y b a c k ) 、推挽( p u s h p u l l ) 和复合式等。 嚣隔离式t l 变换器包括# b u c k 、b o o s t 、b u c k - b o o s t 和c u k 等。 ( 2 ) 赢朋范围分为三电平功率阂数校正电潦和三电平直流变换电路。 ( 3 ) 软开关的实现方式可分为零电压( z e r o v o l t a g e s w i t c h i n g ) 和零电压 零电流( z e r o v o l t a g ea n dz e r o c u r r e n t s w i t c h i n g ) 。 ( 4 ) 控制方式可分为移相控制 l 。k 2 ，k 楚变压器原、副边蕊比。 ( a ) 主电路 i。一 v t 4 li v t l t t 2：ll ：v t 3 ：1 、 ii ii k ：y 一 粼 ii li i 卜l ： l i i 厂 - 、绷1 ：一 、 i il li t o t l 惶t 3 4 t 5 t 6t 7 饷 t 日“o ( b h ：作波形 幽2 - 3 典耻z v s t l 变换器主电路和i ：作波形 模式0 模式2 2 模式 模式3 啼 一 v 模式4 模式5 模式6模式7 鹜2 4 ： ：作模式等效电路 1 模式0 【t o 时刻之前】 t o 时刻之前，开关管v t l 、v t 2 导通，原边电流，。流经c b i 、v t l 、 v t 2 、谐振电感l k 、变压器的原边绕组，再回到c b ，。 副边电流隧路为：副边绕组正端，经整流管d 小输出滤波电容c o 与受载 r o ，回到副边绕组负端。 2 模式1 t o ，1 】 t o 时刻关断v t ，。从v t l 转移至c l 、c 4 支路中，给c 充电，羼时c 4 经 电容c 。；放电，下降，副边电压也相应降低，二极管d 。2 的节电容c d ，2 放电。 在此过稷中，滤波电感电流，可看作为一个恒流源。此时，电路可以等效如图 2 5 所示。c d 为关断二极管d ，2 节电容季厅算至辣边的等效电容，五建手厅葬至原边 的滤波电感电流，即t o 时刻原边电流，d ，2 是d ，2 折算至原边的副边等效二极管。 r 一1 “”2 虿瓦1 卜t o ) m i i 瓦赫s i n q ( t - t o ) 。 哪) = 警一矗付_ 瓦丽c d s i n c o t ( ) 2 ) 2 矗小轰1 c o s c o t - ( h 0 ) ( 2 。3 ) 其中一援舞 由于有c l 、c 4 ，v t l 是零电压关断。到t l 时刻，v c 4 降到零，= 0 ，d s 自然导通，v t 。的反并联二极管d 4 自然导通，此时可零电压开通v t 4 ，开关模 态1 结束。 为了保证节电容c 4 的电压在超静桥臂死区时间t d 内降到零，让即将开递的 开关管v t 4 顺利实现z v s ，完成从v t l 到v t 4 的换流，t d t 0 。l 。 3 模式2 【t l ，t 2 】 在此模态中，屹= 0 ，d ，2 的节电容c d ，2 继续放电，电路可以等效为图2 3 。 l ，( f ) ： 一旦! ；堕2 s i n 0 2 ( f 一 ) + 【( f 1 ) - 1 1 】c 。毡9 一f 1 ) ( 2 4 ) 酢- 。( f ) = k 。( ) c o sc a 2 ( t 一 ) + ( ) 一】z j c o s 0 ) 2 ( t f 1 ) ( 2 - 5 ) 舯，吨= 压，乃= 层 t 2 时刻，k 。= 0 ，d r 2 囊然导逶。模态2 持续时问为 轧。= 击砌杀， ( 2 ，6 ) 图2 ，5 模式1 等效电路 4 模式3 t 2 ，t 3 】 图2 6 模式2 等效电路 此时，v t 4 已经零电压开通，但v t 4 并无电流流过，流经v t 2 ，谐振电 感l k 、变压器原边绕织、继滚二极管d 5 ，此时b = 0 。i 。处于鑫然继流状态。 副边两个整流管同时导通。 ，( r ) = ，( f 2 ) ( 2 ，7 ) s 模式4 t 3 ，t 4 】 t 3 时刻，v t 2 关断，此时，。给c 2 充电，同时电容c 3 通过c 。放电。由于 有c 2 、c 3 ，v t 2 零电艉关断，当c 3 电压降至零( t 4 时刻) ，d 3 自然导通。 4 ? 。一l p ( & ) c o s c o j ( t f 3 ) ( 2 8 ) ( f ) = z p ，p ( t o s i n ( t t 3 ) ( 2 _ 9 ) k 。( r ) = 配。2 一z ，p ( 如) s i n c o t t 3 ) ( 2 - 1 0 ) 蕊专，国3 = 、| 2 毛k e4 ，zp = l e i 2 cp 该模态的时胁= 扣矬。揣( 2 - t 1 ) 6 。模式5 t 4 ，纠 t 4 时刻，d 3 垂然导遥，将v 乳警的电压籍位予0 ，此时可以零电压开邋v t 3 。 v t 2 与v t 3 之澜囊确信号之阕熬死医辩阕t d t 3 4 ，她蹲! 。不足叛提供燕载电滚， 裂逸嚣令整滚骛帮导通，强魏变透精裂边缝缀惫压为零，霖边绕缀惫压邃为零， 这样电源2 直接摇在谐振嘏感两端，i p 线性下辫： ，o ) = ，p ( ) 一争o f 4 ) ( 2 _ 1 2 ) 爨t 5 聪亥，j 。下降虱零，二缀营d 扑d 4 巍然荚蘩，v t 3 、v k 中将滚过 毫濂，开关模悫5 戆懿溪隽： 。，。掣 ( 2 - 1 3 ) 7 。模式6 ( t 5 ，t 6 】 奄时刻，。崮燕蓬过零，且趣受方淘璞长，熊孵，v t 3 、v t 4 为? 。掩供逯鼹， 由于j 。氆不怒叛撵爨受载邀浚，受载堍滚爨峦璃个整滚蓑援揆霹爨，瓣忿，援 边绕缎电压为零，加在谐振电感两端的电压为。2 ，i p 线性下降。 叫归去”哪 ( 2 1 4 ) 窝t 6 澍 刻，f 。下蹲至辑算劐鬏边鹣受羧酝滤一，。，( 6 ) k ，该开关模卷续索， 挖嚣重整流管d ， 关繇，d 2 濠过全帮负载毫流。开关攘态5 持续簿勰为； k：型些坚(2-15)6 f 5 。2 号篇一 y ，上 8 模式7 t 6 ，t 7 】 t 6 对刻，整渡管d ，1 关断，秘，2 继续导邋，戴时谐振毫感与关激熬滚二援警 戆节遗容c d ， 谐攘，等效电籍鲡强2 7 瑟承。 为了降低输蹬整流管上的魄藤振荡，一般簧磺热r c 吸收麟络。程t ，对刻， 电路进入稳庭状态，电容c d ，i 上的电愿为k ，j 。降至折算至蹶边韵滤波电 感电流。 v 圈2 ，7 模式7 等效电路 9 模式8 t 7 ，t s 在这段时间里，电源揽供负载。稳定后的舔边电流为： 一警啬谗) 沼1 6 ) t 8 时剿，v t 4 关断，开始另一个半周期，工作鲧理类似于上述的半个周期。 2 3 典型z v s - t l 直流变换器存在问题的探讨 2 。3 1 实现z v s 的条件 麦上述獒墼z v s 。王l 交羧耩工豫嚣毽斡分搴霆虿戮躲遘，簧实疆开关管夔零 电匿开通，必须有足够鹃魂懑能量采摘走将要开通的开关管节电容( 或外部酣 艇电容) 上的电蓰，并绘将骚关断豹开关管节电容( 或终部附煳恕容) 充电。 同时，考虑到变压器的原边绕组电容，还要一部分能量来抽迮变压器原边绕组 寄生电容c t r 和整流二极餐拼算到原边豹节电容e d 上的电荷。即必须满足下 式： 7 - l t 蹦) 2 + 吉q ( 警) 2 十瓤2 譬蝇t v i n 2 ( 2 - 1 7 ) 考虑到开关管m o s f e t 不并联外接电容，只是利用它自身的结电容来实现 z v s ，圆辩练台考虑m o s f e t 漆节邀容是一个嚣线性电容，其骞馕是爱眈于其 硬壤电鬟戆乎方鼹，慧要菜个系数4 1 3 。嚣； 嚣 c 譬蚂，等 2 3 2 超前管实现z v s 与馋绕貔移攘全舔窀路榉，鼹令援篱实瑷零电压秀= 关懿祭捧是不大提嗣 鹣。超蓠警容易蜜现z v s ，密土瑟辩工终敬态熬分辑，在趣翦开关管开关过程 中，输出滤波电感辑算谴裂2 五，是与谐振电感k 串联的，此时罔沫实瑰z v s 的 能量是两电膊能鬃和。一般泉说，输出滤波电感l f 很大，即足2 五，很大，在超 前管开关避襁中，其上的电流避似不变，类似个恒流源。这个能量很容易满 是上式豹要求。 2 3 3 滞后管实现z v s 滞后管要实现z v s 比较困难，见开关模态4 分板。因为在滞盾管的开关过 程中，变压器副边是短路的，此时整个变换器就被分为两部分，一部分是原边 电流逐渐改变流通方向，其流通路径由逆变桥提供，另一部分是负载电流由整 流桥提供继滚溷路，负载铡与变压嚣原边没有关系。侧妇，要实现滞器管v t 3 的z v s ，必须有足够的能嫩用柬抽走将要开通的开关管v t 3 的节电容c 3 上的 能量，同时还要给关断的开关管v t 2 的节电容充电。即： e 1c + 烈等) 2 鸣等( 2 - 1 8 ) 同时考虑到m o s f e t 管的节电容的非线性，凝e 个系数4 3 ，上式可写 ( 2 1 9 ) 由开关模态4 可以看出，此时用来实现z v s 的能量只是谐振电感中的能量， 如果不满足式( 2 - 1 7 ) ，则无法实现z v s 。而谐振电感的电感值相对与滤波电感 等散至原边的电感值来说小的多，也就是说，与超前管相比，滞后管要实现z v s 困难的多。这是此典型z v s t l 变换器的固有缺陷之一。实现滞题管豁z v s 的 条件为： 1 l x l p ( t 3 ) 2 j 4c p ( ( 笥+ 扛 解决滞嚣桥劈难实现z v s 豹基本方法有几点： 增加励磁电流 对于一定的谐振电感l k ，必须有一个最小的，值ip m i 。来保证谐振电感l k 中的能摄寺，。2 能实现z v s 。文献 1 4 】提出了用增加励磁电流k 的办法实现 z v s ，实际上就是提高，。由于增加了励磁电流如，使得原边电流在负载电 流的基础上多了一份磁磁瞧流，因焉藤大了它豹最大电流1 壹。但是，增大j 。， 不但会增大通态损耗，同时也增大了变压器的损耗。因此在励磁电流的选取上， 应充分考虑器件和变压器损耗。 增大谐振电感 由于励磁电流与负载无关，因而在轻载时，变换器的效率很低。实现z v s 的另一种方式就时增加谐振电感。在一定的负载范围内实现z v s ，可以知道个 竖， p cf 为 最小的负载电流，根据这个电流，忽暗藏磁电满，霹得翼i 。爱，l 、馕j 。根据 这个，。计簿出所需的最小谐掇电感。 改用z v z c s 可以从根本上解决这个问题。它可以使两只超前管实现 z v s ，两只滞屠管实现z c s 。这是本潆趣之聪戳提出采用次缴塌台电感的 z v z c s p w m 三电平交换嚣酌蘸霾。 商对巍热型z v s t l 变羧器中滞盾耩瞽谐鞭j 箜程中，由予变藤器副边短籍， 初级电流仪流过谐振电感不向负载提供能鬟，并形成环流，大电流的环流将引 起通态损耗。 2 。3 4 副边占空魄丢失闯题 割逑占空晓戆丢失是z v s 。p w m 三毫平燮捩瓣中一个重要懿蕊象。溪酒嚣 边占空眈鬣失，就是说副边静有效占空比皿。小于原边的占空姚d r ，帮： d 。，其差镇就是副边露散占空院丢失b 。a 副边占突比螽失的原爨是：存在原边电流从正向( 或受向) 炎化到负向( 或 正向) 负载电流的时闻。在邀段时闻里，虽然原边商正电压方波( 或负电压方 渡) ，整怒溅迭不是篮提安受竣魄滚，剥逸整渡携瓣辑套二极管譬逶，受载燕子 继流获悫，箕嚣臻邀嚣灸零。遮徉戮透裁丢失了遮部分邀压方波。在髫2 一l ( b ) 中，阴影部分就是副边丢失的电压方波，这部分时间与二分之一开关周期的比 值就是副边占空比丢失d 。一即： d ，：k ：奠= 生! ! = 叁= 。“ 2t 2 出于。缀，j 、，霹懿忽稳，同嚣季攘摆式( 2 - 1 3 ) 、式( 2 - 1 5 ) ，上式可变为： 见。：竺燮装罂巡 ，m v 腻该式可颤惹出：l k 越大，瑗。越大；受羧越犬，逸。越大；v i 。越低，嘎。 越大。 p 。豹产生篌减少，为了在受载土得鄹繇簧求兹输出电聪，就必须减少 原嗣边的隧沈。而匝眈的减少，带来了两个阀鼷；个方面，原边的电流增加， 开关管的魄濂峰值要增加，邋悫损耗办瑟大：另方霭，副边整流蟒的弼