具有雙邊無源輔助網(wǎng)絡的ZVZCS三電平DC-DC變換器的研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)和功率器件的發(fā)展，人們對容量大、體積小的高頻開關(guān)電源需求越來越迫切。采用三電平結(jié)構(gòu)，可以有效降低開關(guān)管的電壓應力，為大容量的實現(xiàn)提供了條件；采用軟開關(guān)技術(shù)，可以顯著減小開關(guān)損耗，為高頻率的實現(xiàn)提供了條件。而采用IGBT的軟開關(guān)三電平變換器，則可以進一步提高變換器的容量，同時具有頻率高、體積小等優(yōu)點。
　　針對IGBT關(guān)斷過程中存在的電流拖尾現(xiàn)象，以及基本三電平拓撲變壓器副邊存在的電壓過沖和電壓振蕩現(xiàn)象，本文提出了改

2、進型的零電壓零電流三電平結(jié)構(gòu)——具有雙邊無源輔助網(wǎng)絡的零電壓零電流(ZVZCS)三電平DC-DC變換器。該結(jié)構(gòu)在基本拓撲的三電平橋臂側(cè)和兩電平橋臂側(cè)分別加入了一個無源輔助網(wǎng)絡，三電平橋臂側(cè)的輔助變壓器在續(xù)流階段為主變壓器原邊電流回零提供了條件，兩電平橋臂的諧振電感和鉗位二極管有效地抑制了主變壓器副邊的電壓過沖現(xiàn)象，為整流二極管提供了保護。本文詳細分析了改進拓撲的工作原理、工作模態(tài)，以及輔助網(wǎng)絡的工作特點，對電路參數(shù)進行了設(shè)計，并對電路進

3、行了PSpice仿真，仿真結(jié)果初步驗證了理論分析的正確性以及改進拓撲的可行性。
　　為了能夠進一步為變換器閉環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)選擇提供依據(jù)，并探索三電平DC-DC變換器系統(tǒng)中存在的混沌現(xiàn)象，基于凱萊-哈密爾頓定理建立了ZVZCS三電平變換器的精確離散模型，以電感的伏秒平衡原則為依據(jù)制定控制策略，并用Matlab對輸出電壓跟隨參數(shù)變化的動態(tài)特性進行仿真，進而分析參數(shù)變化對變換器性能的影響。通過對工作在不連續(xù)模式下的BuckDC-DC變換器

4、的混沌分析，證明了本文混沌分析方法的正確性。
　　在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，為了驗證改進拓撲的實際工作性能，研制了一臺36V/8A，開關(guān)頻率為50kHz的實驗樣機。設(shè)計并制作了主電路、驅(qū)動電路、保護電路，以及基于TMS320F2812DSP的控制電路。實驗結(jié)果表明改進拓撲能夠?qū)崿F(xiàn)功率管的零電壓零電流開關(guān)，減小了開關(guān)損耗，并且消除了主變壓器副邊的電壓過沖現(xiàn)象，驗證了理論分析的正確性。實驗樣機各項性能指標良好，整機效率較高，達到了