零壓零流開關電源的研究與應用

31超前臂功率器件的零電壓開關

　　與零壓軟開關逆變電路一樣，零壓零流軟開關逆變電路超前臂功率器件的零電壓開通可通過輸出濾波電感中的能量來實現，其軟開關程度主要取決于旁路電容和原邊電流。

　　旁路電容充放電時間為：

式中：Ui——輸入直流電壓；

　　C——超前臂功率器件旁路電容量；

　　Ip——初級電流，類似一個恒流源。

　　功率器件開通時，變壓器初級電流已通過器件反并二極管流動，集射極間電壓為零。若旁路電容量較大，電路不僅可以在寬負載范圍內實現零電壓導通，而且可減小IGBT的關斷損耗。

32延遲臂功率器件的零流開關

　　在續流階段，變壓器初級電流保持為零，延遲臂功率器件的開通和關斷都將在零電流條件下完成的，減小了IGBT的開關損耗。如果延遲臂實現零電流開關，初級電流必須在延遲臂關斷之前從負載電流減小為零，并在此后保持為零。

初級電流從負載電流降低為零的時間為：式中：Llk——主變壓器漏感量；

　　Cb——隔直電容量；

　　D——占空比；

　　Ts——開關周期。

　　從上式可以看出，電流下降時間與負載無關，因此，如果開關時間設置合適，延遲臂可以在任意負載范圍內實現零電流開關。

4試驗研究

采用FBZVZCSPWM變換器，成功研制出大功率通信開關電源。具體技術參數如下：

　　輸入電壓：三相380V

　　開關頻率：25kHz

　　輸出功率：≥3kW

　　效率：≥92％

　　超前臂功率器件的電流波形和集射極間電壓波形、延遲臂功率器件的電流波形和集射極間電壓波形、變壓器初級電流波形和逆變電路中點電壓波形如圖4所示，其中，(a)(c)(e)為仿真波形，(b)(d)(f)為試驗波形。

5結語

通過以上分析和試驗研究，得出以下結論：

　　（1）FBZVZCSPWM逆變電路可在寬負載范圍內實現超前臂功率器件的零電壓和延遲臂功率器件的零電流開關；

　　（2）續流階段，變壓器初級電流為零，有效降低了環路損耗；

　　（3）與FBZVSPWM逆變電路相比，效率明顯提高。