Boost型功率變流器有源軟開(kāi)關(guān)拓?fù)浼夹g(shù)研究.pdf

1、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是電力電子技術(shù)中的一個(gè)重要研究方向，它能有效解決開(kāi)關(guān)管的開(kāi)關(guān)損耗和開(kāi)關(guān)噪聲問(wèn)題，使電路的開(kāi)關(guān)頻率可以大大提高，與此同時(shí)，又能有效降低電路的EMI。隨著變流器功率、頻率的不斷提升，其地位日益凸現(xiàn)。 本文重點(diǎn)研究了Boost型功率變流器有源軟開(kāi)關(guān)電路的相關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在此基礎(chǔ)上，提出了各種Boost型功率變流器有源軟開(kāi)關(guān)電路的簡(jiǎn)化拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 為解決交錯(cuò)并聯(lián)Boost電路中的硬開(kāi)關(guān)問(wèn)題，本文提出了一種帶耦合電感的交錯(cuò)并

2、聯(lián)Boost有源軟開(kāi)關(guān)電路，通過(guò)增加兩個(gè)輔助換流單元，利用耦合電感的漏感作為緩沖電感，實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān)，同時(shí)解決了二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題，并且在整個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，輔助開(kāi)關(guān)管始終工作在零電壓開(kāi)關(guān)狀態(tài)。由于在該軟開(kāi)關(guān)電路中利用了耦合電感作為緩沖電感，從而無(wú)需傳統(tǒng)有源軟開(kāi)關(guān)電路中的緩沖電感，進(jìn)而簡(jiǎn)化了軟開(kāi)關(guān)電路。在理論分析的基礎(chǔ)上，研制了一臺(tái)1.2kw實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了理論分析的正確性，變流器具有較高的效率。 從簡(jiǎn)化軟開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)

3、中的有源輔助開(kāi)關(guān)的思路出發(fā)，本文提出了一種帶耦合電感的有源交錯(cuò)并聯(lián)Boost ZCS電路。利用該交錯(cuò)并聯(lián)Boost電路的工作特點(diǎn)，僅使用了一個(gè)有源輔助開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)管的零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷，解決了續(xù)流二極管的反向恢復(fù)問(wèn)題，輔助開(kāi)關(guān)管也同樣是零電流開(kāi)通和零電流關(guān)斷。但是該軟開(kāi)關(guān)電路需要附加額外的諧振電感，另外主開(kāi)關(guān)管也需要承受一定的額外電壓應(yīng)力。 針對(duì)三電平Boost PFC電路，本文提出了一個(gè)有源軟開(kāi)關(guān)基本單元，并將該基

4、本單元運(yùn)用于三電平Boost PFC電路中。首先結(jié)合兩電平Boost電路中的擴(kuò)展周期準(zhǔn)諧振電路，提出了一種簡(jiǎn)化型的三電平Boost PFC擴(kuò)展周期準(zhǔn)諧振軟開(kāi)關(guān)電路，并給出了仿真驗(yàn)證。在該軟開(kāi)關(guān)電路中，僅使用了一個(gè)有源輔助開(kāi)關(guān)管，實(shí)現(xiàn)了所有功率器件的軟開(kāi)關(guān)。針對(duì)傳統(tǒng)的三電平Boost PFC ZVT有源軟開(kāi)關(guān)電路，利用本章所提出的有源軟開(kāi)關(guān)基本單元，從而得到了一種簡(jiǎn)化型的三電平Boost PFC ZVT軟開(kāi)關(guān)電路。在該軟開(kāi)關(guān)電路中，同樣僅

5、使用了一個(gè)有源輔助開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了所有主開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通和零電壓關(guān)斷，而其代價(jià)是增加了兩個(gè)輔助二極管。在該軟開(kāi)關(guān)電路中，輔助開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電流開(kāi)通，但輔助開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷仍是處于硬開(kāi)關(guān)狀態(tài)。為解決輔助開(kāi)關(guān)管關(guān)斷硬開(kāi)關(guān)的問(wèn)題，本文在此基礎(chǔ)上，提出了一種改進(jìn)型三電平Boost PFC ZVT軟開(kāi)關(guān)電路。該軟開(kāi)關(guān)電路改善了輔助開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷，同時(shí)義實(shí)現(xiàn)了主開(kāi)關(guān)管和續(xù)流二極管的零電壓開(kāi)關(guān)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，所有主開(kāi)關(guān)管和續(xù)流二極管實(shí)現(xiàn)了零電壓開(kāi)關(guān)，其開(kāi)關(guān)特