新型兩相零電壓轉換PWM變換器的研究

(g)模 態7 (h)模 態8

圖3 D>0.5時 的 半 個 開 關 周 期 中 的 不 同 開 關 狀 態 下 的 等 效 電 路

1）模態1[t₀－t₁] 對應于圖3（a），在t₀時刻S_r導通，諧振電感L_r中的電流從0開始線性上升，其上升斜率為di_Lr/dt=v_o/L_r，升壓二極管D₁的電流開始減小。在t₁時刻通過電感L_r的電流上升到I_in1，升壓二極管D₁的電流減小到0，D₁自然關斷，模態1結束。該模態持續的時間為：t₀₁=L_rI_in1/V_o。

2）模態2[t₁－t₂] 對應于圖3（b），在t₁時刻升壓二極管D₁關斷，L_r與C₁開始諧振。電感L_r中的電流繼續上升，而電容C₁開始放電。i_Lr和v_C1分別為

i_Lr(t)=I_in1＋sinω_r(t－t₁)v_C1=V_ocosω_r(t－t₁)

式中：ω_r=；

z_r=；

C_r=C₁=C₂。

在t₂時刻C₁的電壓下降到0，電感L_r1中的電流為i_Lr(t₂)=I_in1＋V_o/Z_r，模態2結束。該模態持續的時間為：t₁₂=。

3）模態3[t₂－t₃] 對應于圖3（c），在t₂時刻如果V_o/Z_rI_in2時，電感L_r中的電流一部分流過I_in1和D_r1續流，另外一部分流過I_in2和D_r2續流，則通過主開關管S₂中的電流小于I_in2。反之，電感L_r中的電流一部分流過I_in1和D_r1續流，另外一部分流過S₁和S₂的反并二極管D_s1和D_s2續流，i_s2出現負值，此時開通S₁就是零電壓開通。S₁的開通時刻應該滯后于S_r開通，滯后時間為

t_d>t₀₁＋t₁₂=＋。

4）模態4[t₃－t₄] 對應于圖3（d），在t₃時刻S_r關斷，i_Lr線性減小。在t₄時刻i_Lr線性減小到I_in1時，模態4結束。

5）模態5[t₄－t₅] 對應于圖3（e），在該模態中i_Lr繼續線性減小，S₁中的電流線性上升。在t₅時刻S₁中的的電流上升到I_in1，L_r中的電流減小到0，模態5結束。

6）模態6[t₅－t₆] 對應于圖3（f），在該模態中S₁和S₂同時導通工作，直到主開關管S₂關斷，模態6結束。

7）模態7[t₆－t₇] 對應于圖3（g），在t₆時刻，主開關管S₂關斷，輸入電流I_in2給電容C₂恒流充電，C₂的電壓從零開始線性上升，v_C2=(t－t₈)。所以S₂是零電壓關斷。在t₉時刻C₂的電壓達到V_o，模態7結束。

8）模態8[t₇－t₈] 對應于圖3（h），在該模態中主功率開關管S₁和升壓二極管D₂處于導通狀態，主功率開關管S₂和升壓二極管D₁均為關斷狀態，在t₈時刻輔助開關管S_r再次導通，開始另一半開關周期的工作，其工作情況類似于上述的半個周期。

2.2 D≤0.5時的工作原理

設初始狀態為主功率開關管S₁和S₂及輔助開關管S_r均為關斷狀態，升壓二極管D₁，D₂處于導通狀態。v_c1(t₀)=v_c2(t₀)=V_o，i_Lr(t₀)=0。

當占空比小于0.5時，每半個開關周期內有十個開關模態。圖4為各主要變量的理論穩態波形圖，圖5為各開關模態的等效電路。各開關狀態的工作情況描述如下。

圖 4 D≤ 0.5 時 的 各 主 要 變 量 的 理 論 穩 態 波 形

(a) 模 態 1 (b) 模 態 2

(c) 模 態 3 (d) 模 態 4

(e) 模 態 5 (f) 模 態 6