一种新型零电流开关dc

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1、一种新型零电流开关DC摘要：本文提出一种新型零电流软开关（ZCS）DC-DC变换器。实现功率开关管的零电流软开关对于具有拖尾电流缺陷的IGBT具有明显的意义。借鉴传统的晶闸管关断电路方法，并结合其他软开关技术，可以实现全桥变换器所有开关管的零电流软开关，使IGBT器件在高电压、大功率场合使用中开关频率可以进一步提高，应用范围更加广泛。本文详细说明了这种变换器的拓扑结构和特点，并给出了计算机仿真结果和实验结果。关键词：电力电子软开关零电流IGBTStudyofANeespecificadvantag

2、estothepoulationandexperimentresults.Keyouseg(this)">其实，应用在较低频场合、作为半控型器件代表的晶闸管（SCR）具有比IGBT等全控形器件更加严重的缺点，那就是它根本无法实现自关断。传统的晶闸管逆变器必须考虑换相，换相时要使一个管子开通，而另一个关断。这些关断方法现在都已经比较成熟。晶闸管的关断条件是其正向导通电流降到零。这给我们一个启示，即可以借鉴关断晶闸管的方法来实现IGBT的零电流关断。2电路拓扑介绍晶闸管的换相方法可分为3大类：1.电源

3、换相，2.负载换相（或自然换相），3.辅助电路换相。电源换相是在输入交流电的过零时刻换相；负载换相则是利用中频的感性或容性负载的电流或电压谐振来得到器件电流的过零点，实现换相。这两种方法都不适用于高频电路，只有辅助电路换相的方法可以适用于IGBT的零电流关断。图1是使用晶闸管的串联电感式逆变器原理图，图中的耦合电感L1、L2在需要使晶闸管关断时会给晶闸管施加一个反向电压，迫使其电流下降到零[4]。图2就是借鉴这种方法实现的新型零电流软开关全桥DC-DC变换器拓扑图。与传统的移相式零电压开关DC-D

4、C变换器相比，此电路主要有4点不同：（1）超前桥臂两IGBT之间串联了两个耦合电感L1、L2。正是这两个电感使这种变换器的前桥臂V1、V2实现了零电流关断，连接方法是同名端和异名端相连；500)this.style.ouseg(this)">（2）开关管的控制方式与传统移相式全桥电路控制方式不同，普通全桥电路同一个桥臂的上下两个管子绝对不允许同时开通，否则会造成直流电源短路，因此还都必须设置死区时间，而本文提出的电路为了利用耦合电感，超前桥臂V1、V2的触发信号反而要有一个很小的重叠区间。普通移相

5、控制的触发信号波形和本文介绍的超前臂重叠的触发信号波形图见图3。500)this.style.ouseg(this)">（3）变压器原边支路串接了一个电容值相对较大的隔直电容Cb。Cb起到变压器漏感磁通复位的作用，使这种变换器滞后桥臂V3、V4实现零电流关断。（4）增加了一个反馈变压器T2，变压器T2的作用与图1中的R1相同，都是为了消耗耦合电感换流时的能量，使电感磁通复位，使用前者的优点是能够把这部分能量反馈回直流电源，提高效率。3工作原理分析此电路工作原理可以分为如下5段工作阶段进行描述。（1

6、）V1、V4稳定导通阶段(t0-t1)。V1、V4导通，V2、V3关断，电流流过V1、Cb、变压器T原边、V4，此阶段为变换器主要工作时间，在这段时间内能量从变压器原边流向副边。隔直电容Cb比较大，可以认为是短路。L1中流过的电流在这个阶段之间几乎不变，可以看作直流电流，电容C1被短路，C2充电至电源电压，IL为变压器原边电流。（2）V1、V2换流阶段(t1-t2)。触发V2导通后，电容C2通过L2放电。由于磁通不能突变，在耦合电感的作用下，流过L1的电流迅速下降到零，同时流过L2的电流迅速上升到

7、IL。电容C2的谐振放电回路除了L2支路外，也通过耦合电感的作用，经过L1、C1回路释放能量，若把耦合电感看作1：1的变压器，则是C2、L2组成变压器原边放电回路，L1、C1组成变压器副边放电回路。V1的反并联二极管中流过反向的电流。在反并联二极管导通时间内给V1关断信号，V1就实现了零电流关断。另一方面，由于漏感的作用，变压器原边的电流通过C1和C2继续维持，其能量来自直流电源和C2的储能。C2电压逐渐降低，C1电压逐渐升高。（3）环流阶段(t2-t3)。L1中电流谐振到零后，由于V1已经关断，

8、电流不能再反向流动。L2中储存的能量在C1、C2和L1、L2之间谐振时，一部分通过反馈变压器T2不断地把能量反馈回直流电源，另一部分储存在隔直电容Cb里。在T2的阻尼作用和隔直电容Cb的作用下，环流过程很快结束。隔直电容Cb充有左正右负的电压。由于V4串联有二极管，电流不能反向流动，避免了电容Cb与电感之间继续谐振，为V4零电流关断创造了条件。（4）滞后臂关断阶段(t3-t4)。由于隔直电容Cb施加了反向电压，变压器原边电流逐渐减小到零。V4的关断信号来到时，V4的电流已经到零，实