宽负载特性的ＺＶＺＣＳ三电平ＤＣ－ＤＣ变换器，它涉及三电平变换器。它为解决现有三电平变换器存在的开关损耗大，产生大的电压尖峰，易造成开关管的损坏，同时电磁干扰问题严重而提出。电压源的正极同时与第一、五电容的一端、第一绝缘栅型场效应管的漏极端、第一、五二极管的阴极和第五三极管的集电极端相连；电压源的负极同时与第四、六电容的一端、第四绝缘栅型场效应管的源极端、第四、六二极管的阳极和第六三极管（Ｓ６）的发射极端相连；它还增加了辅助整流电路和有源钳位电路。它在具有原边电流回零速度快、副边不存在电压过冲等优点的同时解决了占空比丢失、原边环流、寄生震荡等问题，提高了变换器的效率，降低了开关损耗和电磁干扰。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三电平DC-DC变换器，具体涉及ZVZCS三电平变换器。
技术介绍
在一些场合，例如弧焊电源等，会经常运行在开路状态而不能停机。在这种情况下，普通三电平变换器的zvs (零电压开关)条件消失，开关管工作在硬开关状态下，开关损耗大，效率低，而且会产生大的电压尖峰，易造成开关管的损坏；同时电磁干扰(Electro Magnetic Interference,简称EMI)问题严重， 影响周围电子设备的正常运行。
技术实现思路
本专利技术为了解决现有三电平变换器存在的开关损耗大，产生过大的电压尖 峰，易造成开关管的损坏，同时电磁干扰严重的问题，而提出的一种宽负载特 性的ZVZCS三电平DC-DC变换器。宽负载特性的ZVZCS三电平DC-DC变换器，它包括第一二极管至第八 二极管、第一电容至第六电容、第一绝缘栅型场效应管至第四绝缘栅型场效应 管、第五三极管、第六三极管、飞跨电容、谐振电感、第一电感、滤波电容、 负载电阻、第一整流二极管、第二整流二极管和主变压器；第五电容的一端同 时与正电压端、第一绝缘栅型场效应管的漏极端、第一二极管的阴极、第一电 容的一端、第五三极管的集电极端和第五二极管的阴极相连；第五电容的另一 端同时与第七二极管的阳极、第八二极管的阴极和第六电容的一端相连，第六 电容的另一端同时与负电压端、第四绝缘栅型场效应管的源极端、第四二极管 的阳极、第四电容的一端、第六三极管的发射极端和第六二极管的阳极相连； 第七二极管的阴极同时与飞跨电容的一端、第一绝缘栅型场效应管的源极端、 第二绝缘栅型场效应管的漏极端、第一二极管的阳极、第二二极管的阴极、第 一电容的另一端和第二电容的一端相连；第八二极管的阳极同时与飞跨电容的 另一端、第三绝缘栅型场效应管的源极端、第四绝缘栅型场效应管的漏极端、 第三二极管的阳极、第四二极管的阴极、第三电容的一端和第四电容的另一端 相连；第二绝缘栅型场效应管的源极端同时与第三绝缘栅型场效应管的漏极 端、第二二极管的阳极、第三二极管的阴极、第二电容的另一端、第三电容的另一端和主变压器原边绕组的同名端相连；主变压器原边绕组的非同名端与谐 振电感的一端相连；谐振电感的另一端同时与第五三极管的发射极端、第六三 极管的集电极端、第五二极管的阳极和第六二极管的阴极相连；主变压器副边 绕组的非同名端与第一整流二极管的阳极相连，主变压器副边绕组的同名端与 第二整流二极管的阳极相连，第一整流二极管的阴极同时与第一电感的一端和 第二整流二极管的阴极相连，第一电感的另一端同时与滤波电容的一端和负载 电阻的一端相连；滤波电容的另一端同时与负载电阻的另一端和主变压器副边 绕组的中间抽头相连；它还包括辅助变压器、第三整流二极管、第四整流二极 管、第二电感、第七绝缘栅型场效应管和钳位电容；第七绝缘栅型场效应管的 源极端同时与第一整流二极管的阴极、第二整流二极管的阴极和第一电感的一 端相连；第七绝缘栅型场效应管的漏极端同时与钳位电容的一端和第二电感的 一端相连，第二电感的另一端同时与第三整流二极管的阴极和第四整流二极管 的阴极相连；第三整流二极管的阳极与辅助变压器副边绕组的非同名端相连， 第四整流二极管的阳极与辅助变压器副边绕组的同名端相连；钳位电容的另一 端同时与滤波电容的另一端相连、辅助变压器副边绕组的中间抽头、主变压器 副边绕组的中间抽头和负载电阻的另一端相连；辅助变压器原边绕组的同名端 同时与第五电容的另一端、第六电容的一端、第七二极管的阳极和第八二极管 的阴极相连；辅助变压器原边绕组的非同名端同时与第二绝缘栅型场效应管的 源极端、第三绝缘栅型场效应管的漏极端、第二二极管的阳极、第三二极管的 阴极、第二电容的另一端、第三电容的另一端和主变压器原边绕组的同名端相 连。本专利技术具有开关损耗低、无过大的电压尖峰、电磁干扰低的优点。分压电 容中点和三电平桥臂中点之间增加了辅助变压器，借助辅助变压器原边励磁电 流完成对三电平桥臂开关管结电容的充放电，实现了空载时的零电压开关；同 时辅助变压器为钳位电容提供能量，将钳位电压维持，较高水平，反射到原边 后使电流迅速回零，从而实现两电平桥臂开关管的零4流开关。与传统零电流 开关变换器相比，新型拓扑在具有原边电流回零速度快、副边不存在电压过冲 的优点的同时解决了占空比丢失、原边环流、寄生振荡等问题，提高了变换器 的效率，拓展了其应用范围。附图说明图l为本专利技术的电路原理图；图2为本专利技术主要工作波形图；图3为开关 模态1的电路原理图；图4为开关模态2的电路原理图；图5为开关模态3 的电路原理图；图6为开关模态4的电路原理图；图7为开关模态5的电路原 理图；图8为开关模态6的电路原理图；图9为开关模态7的电路原理图；图 10为开关模态8的电路原理图；图11为开关模态9的电路原理图；图12为 开关模态10的电路原理图；图13为开关模态11的电路原理图；图14为第一 绝缘栅型场效应管Sl在额定负载时的驱动和漏源电压波形图，波形曲线1为 在10V/格，5 U s/格下第一绝缘栅型场效应管Sl的驱动波形，波形曲线2为 100V/格，5us/格下第一绝缘栅型场效应管Sl的漏源电压波形；图15为第二 绝缘栅型场效应管S2在额定负载时的驱动和漏源电压波形图，波形曲线1为 在10V/格，5 U s/格下第二绝缘栅型场效应管S2的驱动波形，波形曲线2为 100V/格，5 U s/格下第二绝缘栅型场效应管S2的漏源电压波形；图16为第五 三极管S5在额定负载时的驱动和主变压器Trl原边电流波形图，波形曲线1 为10V/格，5U s/格下第五三极管S5的驱动波形，波形曲线2为2V/格，5ix s/格下主变压器Trl原边电流波形；图17为两桥臂中点Vab的电压波形图， 波形曲线1为100V/格，5us/格下两桥臂中点Vab的电压波形；图18为三电 平桥臂和两电平桥臂中点电压Vab的电压波形图，波形曲线1为100V/格，10 us/格下三电平桥臂和两电平桥臂中点电压Vab的电压波形；图19为第一绝 缘栅型场效应管Sl在空载时的驱动和漏源电压波形图，波形曲线1为10V/ 格，5us/格下第一绝缘栅型场效应管Sl的驱动波形，波形曲线2为100V/格， 5 u s/格下第一绝缘栅型场效应管Sl的漏源电压波形；图20为第二绝缘栅型 场效应管S2在空载时的驱动和漏源电压波形图，波形曲线1为在10V/格，5 us/格下第二绝缘栅型场效应管S2的驱动波形，波形曲线2为100V/格，5u s/格下第二绝缘栅型场效应管S2的漏源电压波形；图21为本专利技术的效率曲线 图。具体实施例方式具体实施方式一结合图1说明本实施方式，本实施方式包括第一二极 管Dl至第八二极管D8、第一电容Cl至第六电容C6、第一绝缘栅型场效应管Sl至第四绝缘栅型场效应管S4、第五三极管S5、第六三极管S6、飞跨电 容Css、谐振电感Lr、第一电感Lfl、滤波电容CO、负载电阻RO、第一整流 二极管DR1、第二整流二极管DR2和主变压器Trl;第五电容C5的一端同时 与正电压端、第一绝缘栅型场效应管S1的漏极端、第一二极管D1的阴极、 第一电容C1的一端、第五三极管S5的集电极端和第五二极管D5的阴极相连; 第五电容C5的另一端同时本文档来自技高网...
【技术保护点】
宽负载特性的ＺＶＺＣＳ三电平ＤＣ－ＤＣ变换器，它包括第一二极管（Ｄ１）至第八二极管（Ｄ８）、第一电容（Ｃ１）至第六电容（Ｃ６）、第一绝缘栅型场效应管（Ｓ１）至第四绝缘栅型场效应管（Ｓ４）、第五三极管（Ｓ５）、第六三极管（Ｓ６）、飞跨电容（Ｃｓｓ）、谐振电感（Ｌｒ）、第一电感（Ｌｆ１）、滤波电容（Ｃ０）、负载电阻（Ｒ０）、第一整流二极管（ＤＲ１）、第二整流二极管（ＤＲ２）和主变压器（Ｔｒ１）；第五电容（Ｃ５）的一端同时与正电压端、第一绝缘栅型场效应管（Ｓ１）的漏极端、第一二极管（Ｄ１）的阴极、第一电容（Ｃ１）的一端、第五三极管（Ｓ５）的集电极端和第五二极管（Ｄ５）的阴极相连；第五电容（Ｃ５）的另一端同时与第七二极管（Ｄ７）的阳极、第八二极管（Ｄ８）的阴极和第六电容（Ｃ６）的一端相连，第六电容（Ｃ６）的另一端同时与负电压端、第四绝缘栅型场效应管（Ｓ４）的源极端、第四二极管（Ｄ４）的阳极、第四电容（Ｃ４）的一端、第六三极管（Ｓ６）的发射极端和第六二极管（Ｄ６）的阳极相连；第七二极管（Ｄ７）的阴极同时与飞跨电容（Ｃｓｓ）的一端、第一绝缘栅型场效应管（Ｓ１）的源极端、第二绝缘栅型场效应管（Ｓ２）的漏极端、第一二极管（Ｄ１）的阳极、第二二极管（Ｄ２）的阴极、第一电容（Ｃ１）的另一端和第二电容（Ｃ２）的一端相连；第八二极管（Ｄ８）的阳极同时与飞跨电容（Ｃｓｓ）的另一端、第三绝缘栅型场效应管（Ｓ３）的源极端、第四绝缘栅型场效应管（Ｓ４）的漏极端、第三二极管（Ｄ３）的阳极、第四二极管（Ｄ４）的阴极、第三电容（Ｃ３）的一端和第四电容（Ｃ４）的另一端相连；第二绝缘栅型场效应管（Ｓ２）的源极端同时与第三绝缘栅型场效应管（Ｓ３）的漏极端、第二二极管（Ｄ２）的阳极、第三二极管（Ｄ３）的阴极、第二电容（Ｃ２）的另一端、第三电容（Ｃ３）的另一端和主变压器（Ｔｒ１）原边绕组的同名端相连；主变压器（Ｔｒ１）原边绕组的非同名端与谐振电感（Ｌｒ）的一端相连；谐振电感（Ｌｒ）的另一端同时与第五三极管（Ｓ５）的发射极端、第六三极管（Ｓ６）的集电极端、第五二极管（Ｄ５）的阳极和第六二极管（Ｄ６）的阴极相连；主变压器（Ｔｒ１）副边绕组的非同名端与第一整流二极管（ＤＲ１）的阳极相连，主变压器（Ｔｒ１）副边绕组的同名端与第二整流二极管（ＤＲ２）的阳极相连，第一整流二极管（ＤＲ１）的阴极同时与第一电感（Ｌｆ１）的一端和第二整流二极管（ＤＲ２）的阴极相连，第一电感（...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：孙铁成，曲慧星，高婷，周永，李瑞，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]
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