[發(fā)明專利]有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器

無效

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• 申請日: 2011-08-09
• 公開（公告）號: CN102931844A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳仲;劉沙沙;史良辰;季鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/44
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器，屬于恒頻、隔離的全橋直流變換器，可以有效抑制副邊整流二極管的電壓尖峰與振蕩，同時可以在寬的輸入電壓和負(fù)載電流的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)。

背景技術(shù)

直直變換作為電力電子技術(shù)領(lǐng)域的一個重要組成部分，近年來得到了大量的研究。在中大功率的直流變換場合，全橋變換器由于開關(guān)管容易實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)和采用恒定頻率控制而得到了廣泛的應(yīng)用。但是傳統(tǒng)的移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器在變壓器副邊具有嚴(yán)重的電壓尖峰和振蕩。這個電壓尖峰和振蕩是由整流二極管的結(jié)電容和變壓器的漏感以及外部電感諧振引起的，增大了整流管的電壓應(yīng)力及輸出電壓噪聲。另外，傳統(tǒng)的移相控制零電壓開關(guān)全橋變換器在負(fù)載較輕時，滯后臂容易失去軟開關(guān)。

副邊采用RCD吸收電路，其抑制電壓尖峰和振蕩的效果較好，但功率耗散問題嚴(yán)重，降低了變換器的整機(jī)效率。副邊采用有源或無源箝位的方式，箝位效果明顯，并很好的解決了功率耗散問題，但均需要較大的箝位電容，易引起一次側(cè)的電流尖峰。采用飽和電感的方法可以明顯增加滯后臂的軟開關(guān)范圍，占空比丟失小，且原邊換流結(jié)束后主功率傳輸路徑的電感值小可有效地抑制副邊的電壓尖峰和振蕩，但是飽和電感體積較大，不利于變換器的集成。Redl等人采用原邊加入箝位二極管的箝位方式，拓寬了軟開關(guān)范圍，并大大抑制了整流二極管的電壓尖峰和振蕩，但諧振電感的加入導(dǎo)致的占空比丟失仍然存在，并不能消除變壓器漏感引起的電壓振蕩，且箝位二極管的工作條件往往較差，降低了變換器工作可靠性及其效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷提供一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器，可以抑制整流二極管的電壓尖峰和振蕩，同時使變換器在寬負(fù)載條件下實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，拓寬了變換器的工作范圍，提高了變換效率。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明的一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器，包括直流電源、結(jié)構(gòu)相同的第一逆變橋臂和第二逆變橋臂、隔離變壓器以及整流濾波電路；其中每個逆變橋臂都包括二個開關(guān)管、二個體二極管和二個寄生電容，第一開關(guān)管的漏極分別與第一體二極管陰極、第一寄生電容的一端連接構(gòu)成逆變橋臂的正輸入端，第一開關(guān)管的源極分別與第一體二極管陽極、第一寄生電容的另一端、第二開關(guān)管的漏極、第二體二極管陰極、第二寄生電容的一端連接構(gòu)成逆變橋臂的輸出端，第二開關(guān)管的源極分別與第二體二極管陽極、第二寄生電容的另一端連接構(gòu)成逆變橋臂的負(fù)輸入端，直流電源的正極分別接第一逆變橋臂和第二逆變橋臂的正輸入端，直流電源的負(fù)極分別接第一逆變橋臂和第二逆變橋臂的負(fù)輸入端，隔離變壓器副邊繞組的輸出端接整流濾波電路的輸入端，其特征在于：

還包括由輔助電感、輔助電容構(gòu)成的LC輔助網(wǎng)絡(luò)和換流電容，其中輔助電感的輸入端接第二逆變橋臂的輸出端，輔助電容的輸入端接輔助電感的輸出端，輔助電容的輸出端接第二逆變橋臂的負(fù)輸入端，換流電容的輸入端接第一逆變橋臂的輸出端，換流電容的輸出端接隔離變壓器原邊繞組的一端，隔離變壓器原邊繞組的另一端接第二逆變橋臂的輸出端。

本發(fā)明披露了一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器，大大減小了輸出整流二極管電壓尖峰，并可以在寬負(fù)載范圍實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)。與原有技術(shù)相比其主要技術(shù)特點(diǎn)是，利用換流電容的電壓，實(shí)現(xiàn)原邊超前換流，同時采用LC輔助網(wǎng)絡(luò)幫助滯后橋臂開關(guān)管在全負(fù)載范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)，輸出整流管上的電壓尖峰和振蕩大大減小，輸出整流管的電壓應(yīng)力也隨之減小，同時消除了副邊占空比丟失，提高變換器的效率。由于滯后橋臂主要依靠LC輔助網(wǎng)絡(luò)的能量實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，漏感取值可以很小，明顯減小了漏感對變換器的不利影響。

附圖說明

附圖1是傳統(tǒng)的零電壓開關(guān)全橋變換器結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖2是本發(fā)明的一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器電路結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖3是本發(fā)明的一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器主要工作波形示意圖。

附圖4～附圖9是本發(fā)明的一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器的各開關(guān)模態(tài)示意圖。

附圖10是本發(fā)明的一種有效抑制副邊電壓尖峰的寬負(fù)載范圍零電壓開關(guān)全橋變換器部分簡化工作波形圖。