[發明專利]低電應力ZCS?PWMSuperbuck變換器

有效

• 申請號: 201410140708.7
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN104333220B
• 公開（公告）日: 2017-03-29
• 發明（設計）人: 秦嶺;孔笑笑;張佳祺;胡茂;王亞芳;王勝鋒
• 申請（專利權）人: 南通大學;恩力能源科技(南通)有限公司
• 主分類號: H02M3/155
• 分類號: H02M3/155
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種ZCS-PWM變換器開關電路，具體涉及一種特別適用于電動汽車充電的低電應力ZCS-PWM?Superbuck變換器。?

背景技術

隨著石油資源的消耗殆盡，近年來電動汽車的發展得到人們的青睞，各國政府也推出了相應的政策來鼓勵電動汽車的發展，電動汽車的使用將會成為未來發展的一種趨勢。在這種情況下，充電裝置起到關鍵性的作用。為了減小線路損耗，大功率直流充電裝置一般均采用三相電源供電，其整流電壓為500V左右，高于動力電池端電壓(300V)。因此，充電裝置一般采用降壓變換器作為主電路拓撲?，F有的資料表明，Buck變換器是常作為充電裝置的非隔離降壓變換器。本發明涉及的Superbuck變換器(也稱雙電感Buck變換器)，起源于Buck變換器，輸入輸出電壓增益也和其相同。與Buck變換器相比，其輸入輸出電流連續，且具有更大的功率處理能力，因而非常適合于作為電動汽車的充電裝置，也適合作為功率因數校正電路以及光伏接口變換器。由于大功率充電時三相橋式整流電壓為500V左右，屬于高壓場合，而IGBTs比MOSFET有更高的電壓等級和功率密度以及較低的通態損耗，因此適合作為該場合下Superbuck變換器的開關管。為了實現Superbuck變換器的小型化和輕型化，需要提高開關頻率，然而IGBTs在關斷時的電流拖尾會導致很大的關斷損耗。解決上述問題最有效的辦法是實現IGBTs的零電流開關。?

發明內容

發明目的：本發明的目的是為了解決現有技術中的不足，提供一種具有電應力低、體積重量小、效率高、壽命長、對電網污染小等優點的ZCS-PWM?Superbuck變換器。?

技術方案：本發明所述的一種低電應力ZCS-PWM?Superbuck變換器，包括主開關電路和輔助電路，所述主開關電路包括主開關管S1和與主開關管S1反并聯的二極管D1，所述輔助電路包括輔助開關管S2，所述輔助開關管S2的集電極與主開關管S1的集電極連接，所述輔助開關管S2的發射極與主開關管S1的發射極之間連接有輔助二極管D2，所述輔助開關管S2的發射極連接有一條諧振支路，該諧振支路包括相串聯的諧振電容Cr和諧振電感Lr；所述諧振支路還并聯連接有箝位二極管Dc，所述箝位二極管Dc的陰極與諧振電容Cr連接，箝位二極管Dc的陽極與諧振電感Lr連接；所述箝位二極管Dc的陽極與輔助開關管S2的集電極之間連接有儲能電容C1；所述主開關管S1的發射極與諧振支路中諧振電容Cr和諧振電感Lr連接節點之間連接有續流二極管D3；所述諧振支路串聯連接有電感L2，所述主開關管S1的集電極連接有電感L1；所述主開關管S1的發射極與輸入電壓Uin的負極并聯連接有輸出濾?波電容C0。?

進一步的，所述輔助二極管D2的陰極與主開關管S1的發射極連接，輔助二極管D2的陽極與輔助開關管S2的發射極連接。?

進一步的，所述續流二極管D3的陽極與主開關管S1的發射極連接，續流二極管D3的陰極與諧振電容Cr和諧振電感Lr連接節點連接。?

進一步的，所述電感L2一端與輸入電壓Uin的負極連接，另一端與箝位二極管Dc的陽極相連；電感L1的一端與輸入電壓Uin的正極連接，另一端與主開關管S1的集電極相連。?

有益效果：本發明提出的一種新型的ZCS-PWM?Superbuck變換器，其能在整個負載范圍內實現所有開關管的零電流關斷以及所有二極管的零電壓開通；諧振電感不與主開關管串聯，使得主開關管的電流應力達到最低；輸入電流連續，網側電流諧波??；輸出電流連續，因此不需要電解電容；無源箝位電路，消除所有功率管的電壓尖峰，使得電壓應力最低；本變換器將軟開關技術和Suerbuck變換器結合在一起，使其具有電應力低、體積重量小、壽命長、效率高、對電網污染小等優點。?

附圖說明

圖1為本發明ZCS-PWM?Superbuck變換器的主電路拓撲結構示意圖。?

圖2為本發明ZCS-PWM?Superbuck變換器的主電路等效結構示意圖。?

圖3為本發明ZCS-PWM?Superbuck變換器在t0～t6工作模態等效電路。?

圖4為本發明ZCS-PWM?Superbuck變換器在t6～t11工作模態等效電路。?

圖5為本發明ZCS-PWM?Superbuck變換器在一個工作周期內的主要波形示意圖。?

圖6為本發明ZCS-PWM?Superbuck變換器實驗輸出滿載時仿真波形示意圖。?

具體實施方式