零轉(zhuǎn)換PWM DC-DC變換器的拓撲綜述
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圖3所示為文獻[6]中提出的另一種新穎的ZVT-PWM變換器拓撲。與圖3的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲只是在輔助諧振網(wǎng)絡(luò)增加了一個電容，少了一個二極管。以下對其工作過程進行分析。
在分析中，假設(shè)與1.2基本相同，并設(shè)初始狀態(tài)為：
可見，該拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了主開關(guān)管 在ZVS條件下通斷，輔助開關(guān)管 在零電壓、零電流的條件下關(guān)斷與開通，兩個開關(guān)管都是軟通斷，改善了開關(guān)環(huán)境，克服了普通ZVT-PWM變換器的輔助開關(guān)管為硬開關(guān)的缺點，減小了關(guān)斷損耗。
2.4 改進拓撲之三
圖4所示為文獻[7]提出的另一種改進的ZVT-PWM變換器拓撲。與圖4的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲只是在輔助諧振網(wǎng)絡(luò)增加了一個電感、一個二極管和一個電容。其工作原理的分析與前面的基本相似，具體分析可以參考文獻[7]。從中可知，主開關(guān)管S1在零電壓下開通和關(guān)斷，輔助開關(guān)管S2在零電流下開通和關(guān)斷，從而克服了普通的ZVT-PWM變換器輔助開關(guān)管為硬開關(guān)的缺點，減小了開關(guān)損耗，實現(xiàn)了兩個開關(guān)都是軟開關(guān)。
3 ZCT-PWM變換器
3.1 普通的ZCT-PWM變換器
ZVT-PWM變換器能實現(xiàn)在ZVS下開通，消除導(dǎo)通損耗，但卻不能有效地減小關(guān)斷損耗。而普通的ZCT-PWM變換器[8]，如圖5所示，則能實現(xiàn)主開關(guān)在ZCS下關(guān)斷，消除關(guān)斷損耗。但是，其輔助開關(guān)仍然是硬開關(guān)，而且，其輸出整流二極管存在嚴重的反向恢復(fù)問題，導(dǎo)致大的導(dǎo)通損耗。雖然通過改變控制策略，使輔助開關(guān)導(dǎo)通時間更長一些，可以實現(xiàn)輔助開關(guān)管在ZCS下關(guān)斷，但輔助開關(guān)管的峰值電流將較大。
3.2 改進拓撲之一
文獻[9]提出了一種改進的ZCT-PWM變換器。該改進的拓撲只是將諧振網(wǎng)絡(luò)的輔助開
3.3 改進拓撲之二
文獻[10]介紹了一種新穎的ZCT-PWM變換器，它很好地解決了以上所提的各項缺點，如圖6所示。與圖5的普通ZVT-PWM變換器相比，該改進的拓撲在元器件數(shù)量方面沒有增減，只是改變了組合方式，但同時實現(xiàn)了主開S和輔助開關(guān)管
在分析中，假設(shè)與1.2基本相同，并設(shè)初始狀態(tài)為：主功率開關(guān)管S及輔助開關(guān)管
可見，該拓撲實現(xiàn)了所有開關(guān)管和輸出整流二極管
4 ZCZVT-PWM變換器
近些年，一些電力電子研究中心的工程師們正盡力尋求一種最優(yōu)化的軟開關(guān)技術(shù)，即用盡量少的輔助元件，實現(xiàn)功率半導(dǎo)體器件同時在零電壓和零電流下轉(zhuǎn)換，綜合ZVT-PWM變換器和ZCT-PWM變換器的優(yōu)點，進一步完善零轉(zhuǎn)換條件。文獻[11]所介紹一種新穎的 ZCZVT-PWM變換器，就能實現(xiàn)主開關(guān)管同時在零電壓和零電流下轉(zhuǎn)換，如圖7所示。以下對其工作過程進行分析。
在分析中，假設(shè)與1.2基本相同，并設(shè)初始狀態(tài)為：主功率開關(guān)管S及輔助開關(guān)管
可見，該拓撲結(jié)構(gòu)實現(xiàn)了主開關(guān)管S同時在零電壓和零電流條件下開通和關(guān)斷，輔助開關(guān)管
5 總結(jié)
零轉(zhuǎn)換PWM DC-DC變換器是低電壓（電流）應(yīng)力、高效率的變換器，但傳統(tǒng)的零轉(zhuǎn)換PWM DC-DC變換器仍存在一些問題。為了解決這些問題，人們提出了許多新的改進拓撲。本文對三種改進的ZVT-PWM變換器、一種改進的ZCT-PWM，以及一種新穎的ZCZVT-PWM作了詳細介紹和分析。這幾個改進的拓撲都實現(xiàn)了所有開關(guān)管的軟通斷，進一步減小了開關(guān)損耗，效率大為提高，很值得進一步研究和完善。
參考文獻
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[11]C. M. de O. Stein and H. L. Hey, “A true ZCZVT commutation cell for PWM converters”, IEEE, Trans. On Power Electronics , Vol. 15,No.1. 2000:185~193.
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