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(kāi)關(guān)頻率fs=100 kHz，由于IGBT能產(chǎn)生電流拖尾現象，所以滯后臂與超前臂的死區時(shí)間應該被設置長(cháng)些，在此取3μs。并聯(lián)在VS3兩端的C3在[t4～t5]時(shí)刻完全放電才能保證VS3實(shí)現ZVS開(kāi)通，并滿(mǎn)足：t3-t4=(1／ωα)arcsin[(n2uCc)／(IoZα)]≤π／(2ωα)]，經(jīng)計算C3=2．169nF，實(shí)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(jīng)計算，取n=4。
在t4時(shí)刻，Cc提供能量，開(kāi)始放電。若使滯后臂能夠完全實(shí)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(shí)間小于Cc中儲存的磁通鏈的放電時(shí)間。，進(jìn)而可推導出：。由上式可見(jiàn)，Cc越大，越容易實(shí)現變換器滯后臂的ZCS變換，但會(huì )使充電時(shí)間變長(cháng)，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(huì )增大；反之，Uo會(huì )減小，因此Uo會(huì )有個(gè)小的波動(dòng)電壓△uo。一個(gè)開(kāi)關(guān)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(shí)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(shí)現初級的逆變功能，為整流過(guò)程的輸入提供了基本保障。圖3b為滯后臂開(kāi)關(guān)波形，可見(jiàn)VS2關(guān)斷前流過(guò)電流為零，所以實(shí)現了ZCS。傳統電路和改進(jìn)電路的電感電流紋波如圖3c，d所示?？梢?jiàn)，改進(jìn)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(shí)驗可知，所有得到的波形在誤差允許范圍內滿(mǎn)足要求。

6 結論
改進(jìn)電路有很多優(yōu)點(diǎn)：電流紋波極小、電路中使用無(wú)損耗元件、無(wú)附加激勵開(kāi)關(guān)、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(yōu)點(diǎn)，使得改進(jìn)的變換器因大功率密度而可被應用于大功率(大于1kW)設備。