移相全桥软开关工作原理解析

ZVZＣS移相全桥软开关工作原理

(1) 主电路拓扑

本设计采用ZVZCS PＷM移相全桥变换器,采用增加辅助电路得方法复位变压器原边电流,实现了超前桥臂得零电压开关(ＺVS)与滞后桥臂得零电流开关(ZCS）。电路拓扑如图3、６所示。

图3、6 全桥ＺVＺCS电路拓扑

当、导通时,电源对变压器初级绕组正向充电，将能量提供给负载,同时,输出端钳位电容充电。当关断时,电源对充电,通过变压器初级绕组放电。由于得存在,为零电压关断,此时变压器漏感与输出滤波电感串联,共同提供能量,由于得存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢,导致电位差并产生感应电动势作用于,加速了得放电,为得零电压开通提供条件。当放电完全后,整流二极管全部导通续流,在续流期间原边电流已复位,此时关段,开通，由于漏感两边电流不能突变,所以为零电流关断,为零电流开通。

(2)主电路工作过程分析［７］

半个周期内将全桥变换器得工作状态分为8种模式。

①模式1

、导通,电源对变压器初级绕组正向充电,将能量提供给负载,同时,输出端箝位电容充电。输出滤波电感与漏感相比较大,视为恒流源，主电路简化图及等效电路图如图３、7所示。

图3、7模式1主电路简化图及等效电路图

由上图可以得到如下方程:

(3-3)

(3-4)

(３－5)

由(3-3)式得:

(3－６）

将(3－６）式代入(3-5）式得:

(3－7）

将(3-7）式代入(3－4)式得:

(3-8)

解微分方程:

（3-9)

其初始条件为:

; (3-10)

代入方程解得:

(3-11)

(3-12)

(3－1３)

(其中)

②模式2

当时,达到最大值,此时,,;二极管关断，输出侧电流流经、、、、与次级绕组,简化电路如图3、8所示。此时满足：，,。

图3、８模式2简化电路图

③模式3

S１关断,原边电流从S1转移至C1与C２,C1充电,C２放电,简化电路如图３、9所示。由于C1得存在,S1就是零电压关断。变压器原边漏感与输出滤波电感串联,共同提供能量,变压器原边电压与整流桥输出电压以相同得斜率线性下降,满足:。

图3、9 模式3简化电路图

④模式4

当整流桥输出电压线性降至箝位电压时,导通,由于得存在使得变压器副边电压下降速度比原边慢,导致电位差并产生感应电动势作用于,加速了得放电，为得零电压开通提供条件。简化电路及等效电路如图3、１０所示。

图3、１０模式4主电路简化图及等效电路图

由上图可建立如下方程:

(3-14)

(3-15）

（３-16)

(3-１7)

将（3－14)式与(３-16)式代入(3-17)式得：

(3-18)

将(3-18)式代入(３-15）式得:

(3－19)

解微分方程:

(3－２0)

其初始条件为:

，(3-21)

解得：

(3-2２)

(３-23）

(3-24)

（其中)

⑤模式5

被放电完全，导通,此时开通,由于得存在，为零电压开通,变压器原边电压为零,简化电路及等效电路如图3、１1所示。

图３、１１模式5 主电路简化图及等效电路图

根据上图可建立如下方程:

（3-25)

（３-２６)

（3－27)

将(３-2５)式代入（3-2７)式得:

(3－28)

将(3-28）式代入(3-２6)式得：

(３-29)

设其初始条件为：

,（3-30)

代入方程解得:

（3－31)

（3-3２)

(其中）

此模态结束时,原边电流降为０,整流侧电压为。

⑥模式6

原边电流复位到零后，提供负载电流,二次侧整流桥输出电压迅速下降,满足:

（３-33)

该模式得简化电路及等效电路如图3、12所示。

图3、12 模式6主电路简化图及等效电路图

⑦模式７

被放电到零,整流二极管～全部导通,负载电流通过整流二极管续流,续流期间关断，由于原边电流已复位,因此为零电流关断。其简化电路如图3、１3所示。

图３、１3模式7主电路简化电路图

⑧模式8

进入该模式时，零电流导通,由于变压器漏感两端电流不能突变,因此原边电流线性增加,满足:

(3－34)

其简化电路如图3、14所示。

图3、１4模式8主电路简化电路图