圖6零電壓零電流開關三電平直流變換器（3）

零電壓零電流開關三電平直流變換器[5]，實現(xiàn)了開關管VT1、VT4的零電壓開關和開關管VT2、VT3的零電流開關，并消除了零電壓開關三電平直流變換器零狀態(tài)時變壓器原邊存在的環(huán)流，減少了通態(tài)損耗，提高了功率變換器的效率。

電路圖如圖4所示。這個電路和零電壓開關三電平直流變換器的主要差別在于：增加了聯(lián)結電容Css以及在變壓器二次繞組中增加了輔助開關SAUX和鉗位電容CAUX，聯(lián)結電容Css分別將外側(cè)管VT1、VT4和內(nèi)側(cè)管VT2、VT3的開關過程連接起來，在變換器穩(wěn)態(tài)工作時，電容Css的電壓恒為Uin/2。輔助開關SAUX和鉗位電容CAUX使變壓器一次側(cè)電流復位為零，以實現(xiàn)內(nèi)側(cè)開關管的零電流開關。外側(cè)開關管VT1和VT4利用結電容C1和C4實現(xiàn)了零電壓關斷；利用漏感和輸出電感中的能量對結電容C1和C4進行充放電，使VT1和VT4兩端電壓達到零，借此實現(xiàn)外側(cè)開關管的零電壓開通。當變換器處于零狀態(tài)時，輔助開關SAUX接通，鉗位電容CAUX兩端的電壓反映到變壓器的一次繞組并加在漏感L1k的兩端，變壓器一次側(cè)的電流以斜率NUAUX/L1k線性下降到零，借此來實現(xiàn)內(nèi)側(cè)開關管的零電流開關；同時由于一次側(cè)電流為零，不能提供負載電流，此時負載的能量由鉗位電容CAUX來提供。

該電路的優(yōu)點是：

1）在很寬的負載范圍內(nèi)，實現(xiàn)了外側(cè)開關管的零電壓開關和內(nèi)側(cè)開關管的零電流開關，且不受負載范圍和輸入電壓的影響；

2）消除了零狀態(tài)時變壓器一次側(cè)存在的環(huán)流，減少了通態(tài)損耗，提高了功率變換器的效率；

3）開關管的電壓應力是輸入直流電壓的一半。

該電路的缺點是：增加了輔助開關，電路較復雜。

目前，文獻[6]提出了另外一種零電壓零電流開關三電平直流變換器，電路圖如圖5所示。它采用了阻斷電容Cb作為阻斷電壓源，使變壓器一次側(cè)電流在零狀態(tài)時減小到零，從而實現(xiàn)內(nèi)側(cè)開關管的零電流開關。零狀態(tài)時，由于一次側(cè)電流減小，不足以提供負載電流，此時輸出整流管VDR1和VDR2同時導通，使變壓器一、二次側(cè)電壓均為零，因此阻斷電容Cb的電壓全部加在飽和電感和漏感兩端，使一次側(cè)電流很快減小到零。利用結電容C1和C4實現(xiàn)了外側(cè)開關管的零電壓關斷；利用漏感和輸出電感中的能量對結電容C1和C4進行充放電，使VT1和VT4兩端電壓達到零，借此實現(xiàn)外側(cè)開關管的零電壓開通。

為了防止一次側(cè)電流在零狀態(tài)時減小到零后繼續(xù)反方向流動，必須切斷一次側(cè)電流的反向通路，在變壓器一次電路中，串入一個飽和電感Ls，在零狀態(tài)時，飽和電感工作在線性狀態(tài)，防止一次電流反向流動。在＋1狀態(tài)和－1狀態(tài)時，飽和電感工作在飽和狀態(tài)。

該電路有兩個缺點：

1）飽和電感損耗較大，限制了開關頻率的提高；

2）飽和電感較難設計，容易導致較大的占空比

丟失。

文獻[7]提出了另外一種零電壓零電流開關三電平直流變換器，電路圖如圖6所示。為了防止變壓器一次側(cè)電流在零狀態(tài)時減小到零后繼續(xù)反方向流動，在VT2和VT3中分別串入二極管VD2和VD3，消除了

三電平直流變換器軟開關技術的研究

加入飽和電感后帶來的負作用。

4結語

由以上的分析可以看出，零電壓開關三電平直流變換器在負載較小時不足以實現(xiàn)內(nèi)側(cè)開關管的零電壓開關，而且在零狀態(tài)時，變壓器一次側(cè)存在環(huán)流，降低了變換器的效率；寬負載范圍零電壓開關三電平直流變換器雖然克服了內(nèi)側(cè)開關管在負載較輕時不能實現(xiàn)軟開通的缺點，但是在零狀態(tài)時，變壓器一次側(cè)環(huán)流仍然存在。零電壓零電流開關三電平直流變換器在很寬的負載范圍內(nèi)，不僅實現(xiàn)了所有開關管的零電流開關，使之不受負載范圍和輸入電壓的影響，而且消除了零狀態(tài)時變壓器一次側(cè)存在的環(huán)流，提高了變換器的效率。因此，可以預言在三電平直流變換器軟開關技術中，零電壓零電流開關三電平直流變換器將成為研究熱點，并將應用于工程實踐中。 參考文獻