一种新型LCL谐振软开关推挽式直流变换器（完整版）实用资料(可以直接使用，可编辑完整版实用资料，欢迎下载）第26卷第1期华东交通大学学报Vo.l26No.12021年2月JournalofEastChinaJiaotongUniversityFeb.,2021收稿日期:2021-11-06基金项目:国家自然科学基金项目(50577025;江西省教育厅科技项目(GJJ08240(,,,EM2技术.文章编号:1005-0523(202101-0071-05一种新型LCL谐振软开关推挽式直流变换器袁义生,蒋文军(华东交通大学电气与电子工程学院,南昌330013摘要:提出了一种新型LCL谐振式DC/DC变换器拓扑,它的谐振元件LCL位于PushPull电路的输入侧.该PushPull变换器的功率开关管工作在占空比固定接近于05的非调制模式下,谐振电路频率至少为开关频率的两倍.利用变压器副边励磁电流的续流,变压器原边开关管mosfet工作在接近零电压(ZVS的条件下.该变换器适用于蓄电池供电的低压大电流输入系统场合.在一台12VDC输入,360VDC输出的直流变换器中的应用试验表明,电路效率达到了92%,试验波形也证明了电路原理分析是正确的.关键词:直流变换器;推挽电路;谐振式变换器;零电压软开关中图分类号:TM46文献标识码:A由低压蓄电池组、燃料电池等供电的逆变电源系统,通常采用两级串联电路结构.前级为DCDC隔离升压电路,将低的电池电压转换成恒定的高压直流母线电压.后级为DCAC变换器,将高直流母线电压转换成220VAC或110VAC的市电电压.在这些系统中,有限的电池储能对系统的效率提出了更高的要求.即使是中等功率的应用,电池的电流也将达到电池电压的上百倍.因为电路损耗大多在前级电路上,因此研究如何改善前级电路的效率是非常重要的.由于电池输入电压有较宽的变化范围以及电池电压过低(通常为12V或24V,采用常用的移相全桥软开关[1]和半桥软开关电路[2]很难在额定电压工作点获得好的效率,成本也过高.文[3][4]中提出了两种占空比固定的软开关PushPull电路方案以提高电路效率.文[3]中采用的是变压器副边串联LC谐振元件图1LCL谐振式软开关PushPullDC/DC变换器的方法.文[4]中用的则是变压器副边整流侧并联CL谐振元件的方法.两种方法都可以实现原边开关管mosfet的接近零电压(ZVS导通,但对于其原理的分析却有错误之处.另外,文[1]中的谐振元件串联在主电电流回路中,这增加了元件的容量等级.而文[2]中谐振元件放置在副边,使得电池侧电流有很大脉动,需要增加额外的滤波电感.为此,本文提出了一种谐振元件LCL在变压器原边侧的变换器电路.该电路中利用了变压器漏感实现并联谐振,使得原边开关管mosfet在接近零电压条件下导通.电路各阶段的工作原理被详细分析.该电路工作原理在一台12VDC输入,360VDC输出的逆变器前级上得到验证,测试表明电路效率达到了92%.1LCL谐振软开关PushPull电路图1为所提出的LCL谐振式软开关PushPullDCDC电路.三个谐振元件Ls,Cs和Lleak位于变压器原边侧.其中Lleak是变压器原边漏感和副边漏感折射到原边值之和.为了使电池电流的纹波较小,输入电感Ls值应该远大于漏感Lleak.图2六种工作模式主要电路波形开关管MosfetQ1和Q2受固定的接近但小于05占空比的信号轮流驱动.在一个完整的开关周期内,电路包含六个工作模式.各模式下主要变量的波形示意图如图2所示.1模式1,T0~T1阶段在模式1阶段,功率管Q1受Vg1信号驱动在近零电压条件下导通,功率管Q2受驱动Vg2关断.输入电感Ls、谐振电容Cs和变压器漏感Lleak开始谐振,功率管Q1开始流过谐振电流Ids1.谐振电流从零开始,所以功率管Q1的近ZVS开通损耗几乎为零.因为输入电感Ls远大于Lleak,可简化认为谐振电流频率即谐振电容Cs和漏感Lleak的谐振频率fr.而且,谐振电流的直流分量由输入电感Ls提供,谐振电流的交流分量则由谐振电容Cs提供.在模式1中,变压器副边电流Is的初始值为励磁电流.图3模式1等效工作电路图4模式2等效工作电路2模式2,T1~T2阶段在T1时刻,功率管Q1被驱动关断,流过该管电流Ids1开始下降.如果设置谐振频率fr为开关频率fs的近偶次倍,功率管关断时刻的电流接近于零,其关断损耗也接近于零.漏感电流对功率管Q1的寄生输出电容Cs1充电,对功率管Q2的寄生电容Cs2放电.功率管Q1端电压Vds1开始上升,功率管Q2端电压相应Vds2下降.同时,变压器副边电流Is下降.在T2时刻,Id