论文摘要
软开关技术是近年来电力电子学领域中的一个研究热点。采用软开关技术可以降低开关损耗,抑制开关产生的电磁干扰,因而有助于进一步提高开关频率,使得电源向体积小、重量轻、效率高、功率密度大的方向发展。本文回顾了软开关技术的发展过程,分析了几种具有代表性的软开关电路的性能特点。在分析基本的Buck变换器的基础上,对典型的ZCS PWM Buck变换器和新型ZCS PWM Buck变换器的工作原理和性能特点进行了理论分析和仿真研究。针对它们存在的问题,提出了一种改进型ZCS PWM Buck电路。在以上分析的基础上,进而提出了一种新型ZCZVS PWM Buck电路。新型ZCS PWM Buck电路克服了典型ZCS PWM Buck电路的一些缺点,但自身也存在着结构复杂、辅助开关电流应力大的缺点。因此,改进型ZCS PWM Buck电路通过减少一个谐振电感和增加一个钳位二极管,来克服这一缺点。文中对改进型ZCS PWM Buck拓扑结构、工作原理和电路特性等作了较深入的阐述。给出了谐振参数选择方法和控制驱动方案,分析了负载变化对软开关条件的影响,通过仿真证实改进电路是可行和有效的,可提高原电路的性能。改进型ZCS PWM Buck电路结构简单,控制容易实现,适合于采用少子载流半导体器件(如IGBT, MCT等)作为开关管。针对谐振单元与主开关串联时存在的主开关或辅助开关的电流或电压应力过大的缺点,提出了一种新型ZCZVS PWM Buck电路。该电路中主开关工作在ZCS模式,辅助开关工作在ZCZVS模式。其辅助谐振单元为主开关创造零电流开关条件的同时不增加主开关电流应力和导通损耗,并且辅助开关也能在软开关条件下完成开通与关断,自身的电流应力也比较小。本文对新型ZCZVS PWM Buck电路拓扑结构、工作原理和电路特性进行了研究,给出了谐振参数选择方法,并进行了仿真研究。结果表明新型ZCZVS PWM Buck电路中的所有开关器件都能在较好的软开关的条件下完成导通和关断,且电流应力很小,电路性能优良。