[發(fā)明專利]零電流軟開關(guān)變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310320356.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-26
• 公開（公告）號(hào): CN103414340A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄭瓊林;邵天驄;韓娜;李艷;張立偉;游小杰;劉建強(qiáng);李虹;孫湖
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/155
• 分類號(hào): H02M3/155;H02M1/08
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 王瑩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子電路拓?fù)湓O(shè)計(jì)領(lǐng)域，具體涉及一種零電流軟開關(guān)變換器。

背景技術(shù)

零電流開關(guān)(ZCS)是指流過開關(guān)器件電流為零時(shí)關(guān)斷該器件、器件串聯(lián)電感的電流為零時(shí)開通該器件；零電壓開關(guān)(ZVS)是指開關(guān)器件承受電壓為零時(shí)開通該器件、器件并聯(lián)電容的電壓為零時(shí)關(guān)斷該器件；

目前，現(xiàn)有的ZCS變換器和ZVS變換器在軟開關(guān)工作時(shí)，諧振電容電壓大小不隨負(fù)載電流改變，因而軟開關(guān)的諧振電流幅值幾乎不會(huì)隨著負(fù)載電流的變化而變化。

這使得現(xiàn)有的ZCS和ZVS軟開關(guān)變換器工作在輕載或空載時(shí)，軟開關(guān)的諧振電流幅值依然維持在設(shè)計(jì)值，這表明，軟開關(guān)變換器輕載工作時(shí)實(shí)際開關(guān)損耗幾乎與滿載時(shí)相當(dāng)，不會(huì)隨著負(fù)載電流減小而降低。這使得軟開關(guān)變換器輕載工作時(shí)工作效率往往比硬開關(guān)變換器還低。

發(fā)明內(nèi)容

（一）解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種零電流軟開關(guān)變換器，克服現(xiàn)有各種ZCS和ZVS變換器軟開關(guān)工作時(shí)諧振電流不隨負(fù)載電流單調(diào)變化的不足，解決諧振電流幅值自動(dòng)跟隨負(fù)載電流變化的問題。

（二）技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種零電流軟開關(guān)變換器，包括有開關(guān)管S、功率二極管D、電流源電感L和電壓源的基本電路，還包括軟開關(guān)輔助單元；

所述軟開關(guān)輔助單元包含諧振電感L_r、諧振電容C_r和輔助開關(guān)管S_A；

其中，所述開關(guān)管S和所述輔助開關(guān)管S_A為攜帶反并聯(lián)二極管或具有反并聯(lián)二極管特性的可關(guān)斷功率開關(guān)器件；

所述諧振電感L_r的一端點(diǎn)a連接到所述開關(guān)管S和所述功率二極管D的連接點(diǎn)上，或連接到兩個(gè)所述開關(guān)管S串聯(lián)構(gòu)成的橋臂中點(diǎn)上；所述諧振電感L_r的另一端點(diǎn)b連接到所述電流源電感L上；所述諧振電容C_r與所述輔助開關(guān)管S_A構(gòu)成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路的一端與所述諧振電感L_r端點(diǎn)b連接，所述串聯(lián)支路的另一端點(diǎn)c連接到開關(guān)管S和功率二極管D兩端或所述橋臂兩端電壓源的負(fù)極點(diǎn)N上、或正極點(diǎn)P上、或正負(fù)極點(diǎn)之間的分壓點(diǎn)M上。

優(yōu)選的，所述軟開關(guān)輔助單元上的所述諧振電容C_r和所述輔助開關(guān)管S_A構(gòu)成的串聯(lián)支路，由所述諧振電容C_r的一端連接所述諧振電感L_r的端點(diǎn)b上，由所述諧振電容C_r的另一端連接到所述輔助開關(guān)管S_A一端上，所述輔助開關(guān)管S_A的另一端作為c端點(diǎn)；或者由所述輔助開關(guān)管S_A的一端連接所述諧振電感L_r的端點(diǎn)b，由所述輔助開關(guān)管S_A的另一端連接到所述諧振電容C_r一端上，所述諧振電容C_r的另一端作為c端點(diǎn)；所述開關(guān)管S和輔助開關(guān)管S_A為IGBT管或MOSFET管。

優(yōu)選的，所述軟開關(guān)輔助單元的諧振電感L_r與所述基本電路的電流源電感L可以相互耦合。

優(yōu)選的，所述基本電路為Buck變換器，包括電流源電感L和輸入電壓源V_in，

所述諧振電感L_r的一端a連接到所述開關(guān)管S和所述功率二極管D的連接點(diǎn)上，所述諧振電感L_r的另一端點(diǎn)b連接到所述電流源電感L上；所述諧振電容C_r與所述輔助開關(guān)管S_A構(gòu)成串聯(lián)支路，所述串聯(lián)支路的一端與所述諧振電感L_r端點(diǎn)b連接，所述串聯(lián)支路的另一端點(diǎn)c連接到電壓源V_in的負(fù)極點(diǎn)N上、或正極點(diǎn)P上、或正負(fù)極點(diǎn)之間的分壓點(diǎn)M上。

優(yōu)選的，所述基本電路為Boost變換器，包括電流源電感L和輸出電壓源V_o，