组合式双管正激直流变压器研究

Is为电流iNs2在t4时刻的值，由式（11）可知，输出电压和电感Lr、整流二极管寄生电容等有关。由式（14）可以得知，为了得到较硬的输入输出外特性，必须减少变压器原边电感。

4ZVS条件

根据前面的分析，实现ZVS开通（以开关S3、S4为例）必须满足下面两个条件：

（1）保证开关两端的电压下降到零；（2）开关管在t1-t3时间间隔内导通。

为保证开关管两端电压下降到零，电感Lr在开关管关断时刻(t0时刻)的能量必须足够大。电感Lr电流取决于输出功率、输入电压和输出电压的大小，所以，电感Lr是直流变压器主要设计参数。

4.1电感Lr取值对直流变压器影响

（1）电感越大，越容易在轻载下实现ZVS。

（2）电感越大，输出电压降越大。

由式（11）可知，Lr越大，IS越小；在相同负载条件下，由式（14）可知，输出电压越小。

4.2ZVS开通条件

（1）为保证开关管两端的电压下降到零，由式（4）可知：

结合式（11）和图3(b)，可得：

由式（16）可知，负载越小，为实现ZVS开通所需的电感就越大。

（2）开关管在t1-t3时间间隔内导通，即开关管关断时间Toff必须满足：

结合式（4）、（11）和图3(b)，可得：

5实验结果

实验参数为：Uin=240V-300V，匝比n=11:13，Po=2kW，开关频率f=100kHz，D=0.48。变压器采用双EE55B铁心绕制，MOSFET选用IRF460。原边箝位二极管和副边整流二极管均为DSEI30-06A。图5-图7分别给出了Lr1=Lr2=25μH、Uin=270V、输出电压Uo=180V、Po=2kW时的主要实验波形。

图5ZVS开关波形

图5为开关管S1两端电压和驱动波形。可见开关管开通时，开关管两端电压已经减小到零，实现ZVS开通；在开关管关断时，开关电压慢慢上升，为ZVS关断。

图6满载驱动和副边电压波形

图6为副边电压波形，由于输出滤波电容的箝位，所以变压器副边和副边整流二极管几乎没有电压尖峰。有利于减少副边整流二极管损耗和采用低电压应力整流二极管。

图7满载驱动和原边电流波形

考虑到电感增加时，将带来直流变压器输出电压下降，因此，应当折衷考虑电感大小。由于该直流变压器由两个双管正激变换器组成，所以不存在桥臂直通，具有很高的可靠性。

图7给出了满载时驱动波形和变压器原边电流波形。

从实验结果可以看出，理论分析和实验是一致的，从而验证理论分析是正确的。

6结论

本文分析一种新型直流变压器，它可以实现隔离和变压，具有如下特点：该拓扑保留了双管正激变换器原边开关管电压应力低、不存在桥臂直通、可靠性高等优点；由两路双管正激变换器简化而来的，其原边共用两个箝位二极管，电路结构简单，而且采用变压器的磁集成技术，进一步减小了体积；由于开关实现了ZVS开通和关断，所以开关损耗小；由于输出滤波电容的箝位作用，副边整流二极管几乎没有电压尖峰。

参考文献

[1]ManjrekarMD，KieferndorfR，VenkataramananG．Powerelectronictransformers

forutilityapplications[C]．Conferencerecordofthe2000IEEE-IASAnnualMeeting,

2000:2496-2502.

[2]MarchesoniM,NovaroR,SavioS.AClocomotiveconversionsystemswithoutheavy

transformers：Isitapracticablesolution[C]．Proceedingsofthe2002IEEEInternational

SymposiumonIndustrialElectronics,2002:1172-1177.

[3]毛承雄,范澍,王丹,等.电力电子变压器的理论及其应用(I)[J].高电压技术,2003,29(10):4-6.

[4]毛承雄,范澍,王丹,等.电力电子变压器的理论及其应用(Ⅱ)[J].高电压技术,2003,29(12):1-3.

[5]YuanCheng-ren,MingXu,GaryYao,eta1.AnovelsimpleandhighefficiencyDC/DC

transformer[C].CPES,2002:173-177.

[6]RonanER,SudhoffSD,GloverSF,eta1．Apowerelectronic-baseddistribution

transformer[J].IEEETransonPowerDelivery.2002,17(2):537-543.

[7]AlouP,CobosJA,PrietoR,eta1.Atwostagevoltageregulatormodulewith

fasttransientresponsecapability[C].IEEEPESC,2003:l38-143.

[8]YuanCheng-ren,MingXu,ChingShan-Leeta1.Afamilyofhighpowerdensitybus

converters[C].IEEEPESC,2004:527-532.