小電流紋波的ZVZCS全橋PWM變換器研究

4 主要參數的選取
取Uin=400 V，變壓器初級最大導通占空比Dmax=0．8，LIK=3．6 μH，輸出電壓Uo=48 V，開關頻率fs=100 kHz，由于IGBT能產生電流拖尾現象，所以滯后臂與超前臂的死區時間應該被設置長些，在此取3μs。并聯在VS3兩端的C3在[t4～t5]時刻完全放電才能保證VS3實現ZVS開通，并滿足：t3-t4=(1／ωα)arcsin[(n2uCc)／(IoZα)]≤π／(2ωα)]，經計算C3=2．169nF，實際取C1=C3=2．2nF。
變壓器初、次級匝數比是在變壓器初級最大占空比及最低輸入電壓前提下，次級輸出電壓能達到的最大值，即n≤UinminDmax／Uomax。經計算，取n=4。
在t4時刻，Cc提供能量，開始放電。若使滯后臂能夠完全實現ZCS，應使漏感中儲存的能量小于Cc中儲存的能量，即漏感中儲存電荷的續流放電時間小于Cc中儲存的磁通鏈的放電時間。，進而可推導出：。由上式可見，Cc越大，越容易實現變換器滯后臂的ZCS變換，但會使充電時間變長，為降低對其他工作階段的影響，取Cc=0．2μF。
輸出濾波電感電流Io較大，濾波電容Co充電，輸出電壓Uo會增大；反之，Uo會減小，因此Uo會有個小的波動電壓△uo。一個開關周期中，Co的充電電荷計算公式為：△Q=△iLTL／8，推出△uo=△Q／Co，由于電容有損耗，設計中取Co=50μF。

5 實驗結果與分析
建立以2．5 kW，100 kHzIGBT作為基本元件的ZVZCS移相全橋PWM變換器的仿真模型。初級電壓、電流波形如圖3a所示，實現初級的逆變功能，為整流過程的輸入提供了基本保障。圖3b為滯后臂開關波形，可見VS2關斷前流過電流為零，所以實現了ZCS。傳統電路和改進電路的電感電流紋波如圖3c，d所示。可見，改進電路的紋波遠小于傳統電路波形。小的半圓形電流紋波是由Cc的充電電流引起的。由實驗可知，所有得到的波形在誤差允許范圍內滿足要求。

6 結論
改進電路有很多優點：電流紋波極小、電路中使用無損耗元件、無附加激勵開關、帶負載能力強、占空比丟失小、設備電壓和電流壓力最小化等。由于低損耗的優點，使得改進的變換器因大功率密度而可被應用于大功率(大于1kW)設備。