全桥逆变软开关技术的发展

电压转换电路，提出了一种新的分类方法：根据辅助电压源的不同进行分类。

　　按照这种分类方法，所出现的零电压转换PWM变换器大致分为如下3类：(1)带有开关式辅助电压源型;(2)带有直流辅助电压源型;(3)带有谐振式辅助电压源型。这样便于人们对零电压转换脉宽调制技术的整体性研究探索，由于人们越来越深入地研究，必将有更多的新型电路拓扑出现。

　　软开关技术的新进展随着电力电子技术的发展，目前对电力电子装置的要求愈加趋向于小型化，轻量化，并希望能提高开关频率，但是目前开关器件的频率已接近于极限，并且随着频率的提高又带来了噪声污染、电磁干扰、开关应力、开关损耗等一系列问题。目前的研究仍是针对解决上述问题而进行的，最近的研究成果包括新型电路结构的出现和应用范围的不断扩大等。Chen—ming Wang提出了一种新型的功率因数校正器。这种功率因数校正器采用传统的脉宽调制，软换相技术及瞬时平均线电流控制方法。他设计了一种新的零电压开关脉宽调制(ZVS—PWM)辅助电路，可实现主开关和辅助开关的零电压开关，辅助开关实现零电流开关，其主开关软换相时电流应力小，传输损耗小。H.Ogiwara，M.Itoi和M.Nakaoka设计出一种新型的单端推挽式软开关高频逆变器，该逆变器应用于高频感应加热装置。这一新模型是在传统电路的基础上加上谐振电路。这样可实现软开关并且在对称的PWM辅助电路下能在大范围内连续调节输出功率，其工作频率固定为20 kI-Iz，用在家用加热电器中具有很好的安全性和高效性。C.M.Wang，H-J.Chiu和D.R.Chen提出了一种新型的零电流PWM开关单元，这种开关单元可以使主开关和辅助开关都能在零电流时开通和关断。这种变换器的优点是：工作于固定频率，减少了换相损耗。只采用了一个谐振电感使电路的结构简单且电流应力小，它适用于采用IGBT的大功率场合。

　　如今，软开关变换器都应用了谐振原理，在电路中并联或串联谐振网络，势必产生谐振损耗，并使电路受到固有问题的影响。为此。人们提出了组合软开关功率变换器的理论。组合软开关技术结合了无损耗吸收技术与谐振式零电压技术、零电流技术的优点，电路中既可以存在零电压开通，也可以存在零电流关断，同时既可以包含零电流开通，也可以包含零电压关断，是这4种状态的任意组合。

　　近年来，人们针对全桥软开关变换器提出了不少拓扑，大致可分为ZVS，ZCS和ZVZCS三种策略。ZVS方式中，功率器件输出电容与变压器漏感谐振，器件在零电压状态下开通。但变压器副边整流管换流使输出电压发生占空比丢失，且滞后桥臂零不易实现ZVS。ZCS方式中，变压器原边电流复位，器件在零电流状态下关断，但谐振电容电压换向使输出电流发生占空比丢失，且滞后桥臂较难实现ZCS。电子负载中，DC/DC为低压大电流的升压变换，特点是变压器原边输入电流和副边输出电压很大，所以，这两种方式都会造成系统效率的严重降低，是不可接受的。ZVZCS变换策略则可避免上述两方式固有的缺陷。

　　本设计是用在变压器副边并联储能电容C1，C2的方法来实现原边电流的复位〔1〕，如所示，共有六种工作模式：

　　模式0：(t2，t3)区间。在t2时刻导通Q4，变压器漏感Lk与C1，C2谐振使C1，C2通过D7充电，由于D5，D6的箝位作用，C1，C2充电至V2，能量由变压器原边流向C1，C2和负载。

　　模式1：(t3，t4)区间。Q1，Q2导通，能量由变压器原边流向负载。

　　模式2：(t4，t5)区间。在t4时刻关断Q1，由 于Cp1上的电压为零，Q1为零电压关断，此后Cp1充电，Cp3放电，V1减小，当变压器副边电压小于V2时，C1，C2开始放电。能量由C1，C2和变压器原边流向负载。

　　模式3：(t5，t7)区间。Cp3放电完毕，D3导通，此时导通Q3，由于D3的箝位作用，Q3为零电压开通。V1减小，C1，C2继续放电，变压器副边二极管整流桥反偏，变压器副边电流为零，原边只有很小的励磁电流，近似于开路。负载电流流过C1，C2和续流二极管，变压器原副边没有能量的联系。

　　模式4：(t7，t8)区间。在t7时刻关断Q4，由于变压器原边电流近似为零，Q4为零电流关断。C1，C2放电完毕后，负载电流只流过续流二极管，变压器原副边电流仍近似为零。

　　模式5：(t8，.)区间。在t8时刻导通Q2，由于变压器原边电流近似为零，Q2为零电流开通。变压器原边电流反向，重复模式0，下半个周期开始。

　　4 结语

　　随着电力电子技术的不断发展。软开关技术正由新兴技术不断走向成熟。研究人员不断取得新的进展。使电力系统的转换和传输中能量损耗不断降低，电磁干扰逐渐减少，噪声污染正进一步得到解决。开关电源的发展趋势是轻、小、薄和高频化。而高频化使传统的PWM开关功耗加大、效率降低、噪声增加。因此，实现零电压导通、零电流关断的软开关技术将成为开关电源产品未来的主流。