带隔离唐山干式变压器的DCDC变换器零电流转换方案

　　带隔离唐山干式变压器的变换器零电流转换方案张方华，严仰光南京航空航天大学自动化学院，江苏南京210016压器副边构造了和主功率回路并联的辅助谐振网络，在主开关管关断以前开通主开关管，通过谐振电容的高电压封锁副边整流桥的输出，使唐山干式变压器原边电流降到零，在全负载范围内实现了主管和辅管的零电流开关。该文以推挽正激变换器为例，进行了详细的理论分析和关键参数的设计，通过原理样机的研制证明了这种方案的优点。最后给出了应用此种思想实现冗的族变换器拓扑。

　　开关零电流转换；电子1引言捉高开关器件的关频率，减小磁性元件的体枳重是提高功率密度的义键技术。而在硬开关状态下，开关频率的捉高意味着发损耗的大幅度，加，闪此有必要采软开关技水。20世纪80年代以来，软开关技术以到深广泛的研宄并取得了迅速发展，90年代进步提了零转换26以正激推挽电路的研究为平台1.通过辅助电路构成了零电流开关208的正激推挽电路，2.但这种电路的谐振电感在主回路中，增大了导通损耗。本文，加2个单向导通极管，把谐振电感。，出主回路，构成零电流转换2.正激推挽电路，3.实现了主功率管和辅助开关管的零电流开关。本文实现2，说，思想可以应用到其它有唐山干式变压器隔离的拓扑中。

　　2工作原理分析2.1稳态工作基本关系分析。

　　设原边匝数产外2=，副边匝数况=匝比2=2叭；乃为开关周期，开关频率=乃；为平均负载电流今为输出滤波电感为输出滤波电容；7为负载电阻。

　　电路的稳态工作基本关系和正激推挽电路相同，可参考文5，7.

　　自然关断。，态1的持续时间为尸472.

　　基本关系式为221时刻前，谐振电感电流和谐振电2.2各工作模态的工作情况电流参考方向。下面通过具体的工作模态，给出实现软开关的关键波形和控制策略，着重分析实现软开关的机理。4为电路的工作原理波形，在整个工作周期，该电路有16个模态。在分析之前，做出以下假设开关管极管为理想器件，电感电容为理想元件；今4；今足够大，可以看成个电流为的电流源。

　　容电压都为6时刻以后，副边感应电压加在谐振元件10上，和0开始谐振。经过乃2到2时刻，经最大值14时谐振到零，由于反向通路被，截止，谐振过程被打断，电压上升到2〃4，达到最大值。模态2的持续时间为Z12流过开关管的电流为2，3从2时刻开始，31自然关断，保持为2〃不变。副边电流或者说为负载电流，为正常地PWM开关模态。7，7l0=v+iC；断，漏感平均电流4在原边环流。负载电流通过，4续流。时刻81开通，副边感应电压心加在副边漏感4上。，3电流线性上升，2，4电流线性下降。相应地，原边电流也从，开始线性上升，开关管8是有缓冲的零电流开通的。6时刻，0103中的电流上升到负载电流。，2，43，43时刻零电流开通8电容6；和副边漏感谐振，副边输出电流谐振减小，时刻，心1电流减小到零，电容0上的电压为模态4的持续时间为4，心谐振电容提供负载电流，电容电压断81；6时刻电容电压减小到0.持续时间流，时刻可零电压零电流关断辅助开关管。8时刻零电流开通主开关管82，开始下半个开关周期。下半个开关周期的工作模态和上半个周期相同，不再赘述。

　　2.3参数设计谐振元件夂和，1和，的设计由以下3点制约谐振阻抗足够大，以减小由于心，谐振而给原副边增加的电流应力。般取这也是2，1方案相对208方案的个优点，即增加的谐振电流可以小于最大负载输出电流响需尽量减小谐振周期这里定义，应能维持较长的提供负载电流的时间，以便主功率管的零电流关断在控制上容易实现，即，46匪=7，4应足够长。

　　+=.，这样由式⑶炸口原边开关管的最大电流为。32，74.，电流应力增大，但小于208方案中的电流应力。

　　由于谐振过程的工作时间很短，流过整流管的电流有效值变化很小，所以整流管的电流定额基本上不变。由式14可知，谐振电容的电压为2叱，这样01的电压定额要比原来增大1倍。

　　3实验结果根据理论分析，采用此方案，研制成功28.5输入，75输出1让000020丁变换器，开关频率为100纽2.5给出了输出电流7，10时的实验波形5幻中1为原边开关管81栅源电压波形；2为辅助开关管栅源电压波形；3为谐振电容，电压波形，4为。电流波形。5，3中1为原边开关管8栅源电压波形；2为辅助开关管8栅源电压波形；3为整流极管01电压波形，4为谐振电感4电流波形。由波形可81开通时，副边电流有缓冲地上升，副边电流在81关断前已降到0，这个电流按匝比折算到原边，可主功率开关管为有缓冲地开通，208关断。

　　4乙变换器族将这种201思想应用到常用的隔离型变换器拓扑中，可以得到族零电流开关的变换器拓扑。

　　5结论木文在提出208实现想的基础上，增加两个单向导通极管，把谐振电感移出主功率回路，构成了零电流转换201的0000变换器。

　　借助辅助网络的加入，通过谐振，使谐振电容电压维持高电位，在土功率管关断以前开通辅助开关管，用这个高电压封锁副边整流桥的输出，这杆副边电流在8182关断以前电流降到零，使得原边电流也降到零，在全负载范内实现主管和辅管的零电流208开关。本文以正激推挽电路为例，进行了详细的理论分析和关键参数的设计。通过28.5输75，输出，0，20丁变换器原理柞机了应用此种圯想实现20丁的族变换器拓扑。

　　3打3叩6.正激推挽电路的研究及工程实现8加41挽变换器口似0仙，爪34，取6，1电子技术，6犷Electronics，2002，21张方华1976，男，博士研宄生，主要从事双向0700变换器；王慧贞1964，女，高级工程师，主要从事航空电源研宄；严仰光1935，男，教授，博士生导师，主要从事航空电源系统研宄。

　　责任编辑王彦骏