一種新型的零電壓開(kāi)關(guān)雙向DC-DC變換電源

由式(5)得th為

因此，只要開(kāi)關(guān)換流間隔死區時(shí)間Td大于CM1從0V充電到U1所需的時(shí)間th，即滿(mǎn)足式(7)就可實(shí)現開(kāi)關(guān)元件的零電壓開(kāi)通。一般情況下，取換流時(shí)iT1的平均值。

圖7　脈沖之間設置死區

電感Lk的選取

選適當的Lk，使電能從低壓側向高壓側傳送時(shí)，保持電流iLk連續。實(shí)際上，在S3導通期間(ton)，C2提供負載電流，而在S3截止期間，電感中的感應電勢使S1內部的二極管導通，一方面提供負載電流，另一方面，補充在ton期間C2中電荷的減少。根據功率平衡關(guān)系式(8)，輸入、輸出關(guān)系式(3)和式(9)，可得保持電流連續的最小電感Lkmin。

式中：f為電源的開(kāi)關(guān)頻率；I0為高壓側負載的平均電流；U2為高壓側的輸出直流電壓；UT2為變壓器高壓側的電壓有效值。

電流iLk臨界連續波形如圖8所示。

圖8　電流iLk臨界連續波形

仿真及實(shí)驗結果

升壓方式

1)電壓值。升壓工作方式下，若取蓄電池電壓Vin=24V，開(kāi)關(guān)頻率fc=20kHz，占空比D=0.35，高壓側負載功率1kW，則變壓器高壓側電壓UT2為240V，用式(3)計算輸出電壓值為307V，仿真結果值見(jiàn)圖9，和計算值基本吻合。其它相關(guān)的電流、電壓波形如圖9所示。

2)電感電流iLk的波形。電感電流iLk的波形如圖9所示和圖4中預期的iLk穩態(tài)電流波形一致。在死區段變壓器電流迅速回落。

3)開(kāi)關(guān)切換點(diǎn)電壓值。根據2.3節的分析，只要滿(mǎn)足式(7)即可實(shí)現電源的零電壓換路。仿真時(shí)取Cs2=0.04LF，開(kāi)關(guān)觸發(fā)脈沖之間的死區Td設成5Ls時(shí)，能實(shí)現零電壓開(kāi)關(guān)，如圖9所示。其中uM1為開(kāi)關(guān)M1兩端的電壓波形。