ZVZCS移相全桥变换器的拓扑综述

本文总结了以往一些ZVZCS移相全桥变换器的拓扑．在实现主电流复位的常用方法的基础上．简要介绍了最近一些新颖的ZVZCS移相全桥变换器拓扑，分析了工作原理，并给出了主要波形图。     

移相全桥ZVS直流变换器研究综述

摘要：移相全桥ZVS(Zero Voltage Switching)直流变换器具有工作频率恒定、拓扑结构简单、功率密度高且能利用器件自身的寄生参数谐振实现ZVS等特点,在中高功率应用场合中备受青睐。然而,传统移相全桥ZVS变换器软开关范围有限,存在环流损耗、副边占空比丢失以及整流桥寄生振荡等缺陷。本文对移相全桥ZVS变换器存在的问题进行分析,针对典型的拓扑结构和调制策略进行分类,比较了各方案的优势与不足,并提出一种基于互补占空比的改进方案,建立模型并进行仿真验证。     

零电压开关移相全桥可调电流源

采用移相全桥控制策略,介绍了峰值功率为1 kVA,输出电流在0.2～1A之间连续可调电流源的工作原理和参数设计.其中增加辅助谐振电感使得滞后桥臂实现了ZVS,主变压器原边并联了电容以降低副边整流管电压应力.实验结果表明,输出电流调节范围宽,运行稳定可靠.     

一种新型移相控制全桥零电流变换器

提出了一种应用于高压大功率场合的新型电流型移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器.辅助电路与变压器初级串联,由电容和两个辅助开关构成.用它代替传统移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器中与变压器绕组并联的电容,旨在减少开关损耗及避免传统变换器存在的电流占空比丢失等.主开关管和辅助开关管均能在全范围输入和负载内实现软开关.分析了其工作原理、辅助电路电容的选择等,最后进行了20kHz,1.2kW的原理样机验证.     

一种辅助电流可控的移相全桥零电压开关PWM变换器

提出了一种辅助电流可控的移相全桥零电压开关(Zero-Voltage-Switching,ZVS)PWM变换器,它在传统全桥变换器的基础上加入了由电感和开关管构成的辅助网络,从而可以在宽电压输入和全负载范围内实现一次侧开关管的ZVS。和传统的ZVS技术相比,该变换器实现滞后桥臂ZVS的辅助能量是受负载电流控制的:辅助电感的电流值随着负载电流值的变化而变化,使得变换器在全负载范围内不但实现了滞后桥臂ZVS,还明显减小了辅助网络的导通损耗,优化了电路效率。本文阐述了电路的工作原理,详细地讨论了辅助网络的参数设计,并通过一台1kW/54V,100kHz的样机进行了实验验证。     

一种用耦合电感实现零电压零电流开关的移相全桥变换器

在高压大功率场合,通常用IGBT作为开关器件。由于其关断的电流拖尾现象,IGBT零电流关断能有效减小开关损耗。提出一种新型移相全桥零电压零电流开关(ZVZCS)方案,通过1个双绕组的耦合电感和2个二极管实现滞后臂开关管在宽负载范围的零电流关断(ZCS)。所增加的二极管可以实现软开关,耦合电感的漏感并不会对增加的二极管产生附加的电压应力。为减小耦合电感的励磁电流对ZCS的影响,通过在所增加的2个二极管上各并联一个小电容,在不增大耦合电感尺寸的条件下增加复位电压的作用时间,保证滞后臂开关管的ZCS。在理论分析的基础上进行了计算机仿真,并设计了一台开关频率为68 k Hz、输出为100 V/10 A的样机进行实验验证。仿真和实验结果证明了所提方案的有效性。     

零电压开关移相全桥变换器尖峰抑制的实现

详细分析了ZVS移相全桥变换器中电压电流尖峰的产生机理和抑制方法。在此基础上分别设计了电压、电流尖峰抑制电路,给出了详细的参数计算过程,并在一台3 kW（15 V/200 A）ZVS移相全桥变换器上得到验证,电压、电流尖峰和EMI抑制效果明显。最后,给出了改进前后的对比波形。     

12kW移相全桥零电压PWM变换器的设计

文章分析了移相全桥零电压PWM变换器的工作原理,并设计了一台12kW电力操作电源;建立了操作电源主电路和控制电路的数学模型,对电源进行了仿真并给出了开环对数频率特性,完成一台样机并进行了测试。仿真结果和样机测试结果证明设计方案可行,输出电压电流精度高,动态性能好,满足设计要求。     

新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器

提出了一种新型零电流转换(ZCT)移相全桥DC/DC变换器拓扑。该变换器通过在原边增加一个由电容和电感构成的有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,可实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),消除IGBT拖尾电流引起的开关损耗,同时减小了二极管的反向恢复损耗。辅助电路结构不会增加开关管的导通损耗,还能一定程度上克服传统零电压开关(ZVS)全桥变换器原边环流损耗大和占空比丢失严重的缺点。详细分析了该新型全桥变换器的工作原理以及实现零电流开关的条件,给出了主电路拓扑结构及相关参数选取,根据所选取参数对主电路进行仿真研究,给出了主要仿真波形,结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

电流型移相全桥DC／DC变换器研究

重点分析了ZCS电流型移相全桥DC/DC变换器的启动工作过程,通过在升压电感上附加一个耦合线圈,改进了变换器的启动特性;并给出了实验结果。     

移相控制全桥零电压开关变换器中的非线性现象研究

本文详细分析了移相控制全桥零电压开关变换器的电路结构及运行模式,并指出移相控制全桥零电压开关变换器与Buck变换器的拓扑等价性。既然传统的电压模式控制Buck变换器中存在分叉与混沌等非线性现象,那么移相控制全桥零电压开关变换器中也必然存在相应的各种非线性现象。仿真结果证实了这一推断。     

带饱和电感的移相全桥零电压PWM变换器研究

和传统电路相比,带饱和电感的移相全桥零电压开关变换器可以在很宽的范围内实现零电流关断,减少占空比的丢失。本文在分析了其工作原理的基础上,对几个重要参数进行了讨论,设计了一台380V输入,38V/3.04kW输出的电源,并进行了MATLAB/SIMULINK仿真。仿真结果表明该电路具有开关损耗低、工作频率恒定、可靠性高等优点。     

带饱和电感的移相全桥零电压开关PWM变换器

介绍了民电的移相全桥零电压开关ＰＷＭ变换器的工作原理。与传统电路相比,它具有较宽的零电压开关功范围、较小的环流能量和较小的占空比损失。给出了一台三相交流３８０Ｖ输入、２７Ｖ／４、５ＫＷ输出电源上的仿真和实验结果,实验表明,该电路具有开关损耗低、工作频率恒定、可行性高的优点。     

零电压零电流开关全桥PWM变换器的研究

文本通过分析全桥ZVZCS PWM变换器的工作原理,得出其与传统的全桥ZVZCS PWM变换器的不同之处,然后具体分析对于变化的负载电流,电路环流是如何自我调节以实现ZCS的,并给出了一些影响实现ZVZCS的关键元器件的参数设计公式。最后样机的试验波形证了本文的分析研究。     

电容滤波型移相全桥变换器拓扑优化与设计

针对传统DC/DC移相全桥变换器次级二极管严重的反向恢复问题与轻载运行时初级开关管零电压开通（ZVS）性能丢失,此处将传统移相全桥变换器的次级滤波电感前移至初级,构造电容型滤波网络,降低了次级二极管的电流变化率,并且于轻载时二极管进入电流断续模式,有效抑制了反向恢复问题。其次通过在初级构造辅助LC网络,使得初级开关管在全负载范围内均保持ZVS性能,维持了其高效率运行特性。此处对优化拓扑进行了详细的模态分析,分析了其软开关的实现机理,并推导了其在不同模态下的电压增益,基于电压增益与最小化电流应力两个设计指标,给出了拓扑关键参数的设计法则。最后通过1 kW的实验样机验证了优化拓扑的可行性与理论分析的正确性。     

一种新型电流型移相全桥软开关变换器

提出一种适用于多路输出应用场合的新型电流型移相控制全桥PWMDC—DC变换器,它能够利用辅助电路和寄生参数分别实现上下四个主开关管的零电压和零电流工作。且辅助开关管也可以零开关工作。本文分析了它的工作原理以及实现软开关的条件,最后在Pspice中验证理论的正确性和可行性。     

氢能发电机移相全桥零电压PWM DC/DC变换器研究

介绍了移相全桥零电压PWM软开关电路的组成、工作原理及软开关的工作过程,阐述了超前桥臂和滞后桥臂的实现条件,依据能量交换守恒原理对电感和电容的选择进行了探讨,并对PWM软开关电路特有的占空比丢失现象进行了分析,仿真验证了适应于质子交换膜燃料电池发电机输出特性的移相全桥零电压PWM软开关电路的合理性。     

一种带辅助支路的移相全桥零电压开关变换器

介绍了传统移相全桥零电压开关变换器;设计出一种带箝位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器。该变换器是将一箝位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间,既很好地实现了ZVS,还有效抑制了次级整流二极管上的寄生振荡,使次级整流二极管和箝位二极管均工作在软开关状态下,提高了整机效率。本文从工作原理出发,对电路进行了详细分析,设计出一台220V/10A样机,给出了主要实验波形,验证了该电路的正确性。     

一种宽范围零电压开关移相全桥变换器的研究

研究一种可实现宽范围零电压开关的移相全桥变换器,采用双变压器结构,可在宽负载范围内实现软开关。首先,详细分析了该电路工作过程;其次,讨论软开关实现条件、是否存在初级侧环流及无损钳位吸收等问题;最后,搭建了一台10 k W样机进行实验研究。结果表明,该变换器具有软开关范围大、变压器初级侧无环流、次级侧电压尖峰被钳位于输出电压的优点,在高压大功率应用场合具有良好的应用前景。     

零电压零电流开关复合式PWM全桥三电平变换器

本文提出一种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器，该变换器的一个桥臂为三电平桥臂，其开关管的电压应力为输入电压的一半，可在很宽的负载范围内实现零电压开关，可以选用MOSFET；另一个桥臂为两电平桥臂，其开关管电压应力为输入电压，可在很宽的负载范围内实现零电流开关，可以选用IGBT。该变换器的输出整流电压交流分量很小，可以减小输出滤波器，改善变换器的动态特性。其输入电流脉动很小，可以减小输入滤波器。本文详细分析该变换器的工作原理，讨论参数设计，并且给出实验结果。本文还提出了其他几种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器。