大功率软开关移相全桥变换器设计与实验

"大功率软开关移相全桥变换器的研究" 电源技术中，大功率软开关移相全桥变换器的研究旨在解决传统移相ZVS PWM DC/DC全桥变换器存在的问题，如占空比丢失严重和滞后桥臂开关管的电压应力增大的缺陷。这些缺陷使得现有技术不适用于大功率冲击负载的应用，如飞机、自行火炮、坦克、导弹等军事装备的启动电源。本文提出了一种新的电路拓扑，设计了一种适用于大功率冲击负载的移相全桥变换器。 该变换器的电路拓扑采用大功率变压器副边串联移相的方式，如图1所示，其中Cb作为阻断电容，Lr是上逆变器的漏感。四个IGBT模块S1到S4采用移相控制，形成超前桥臂（S1和S3）和滞后桥臂（S2和S4），每个IGBT模块内部都包含二极管D1到D4。下逆变器的结构与上逆变器相同。 在工作原理方面，如图2所示的关键波形，uAB和uCD分别是A、B两点间和C、D两点间的电压，Vin表示输入直流电压。考虑变压器T原边电流ip的正向，阻断电容Cb的电压ucb，以及滤波电感L(f)。整个开关周期内，变换器存在12种不同的开关模态。例如，在开关模态O[t0时刻]，S1和S4导通，原边电流i0流经S1、Cb、Lr、N1和S4，同时DR1导通，DR2截止，原边电流供给负载并为Cr充电。输出滤波电感L(f)的大小使得它可以被视为电流源，原边电流ip等于输出负载电流Io除以变压器的原、副边匝比n。 这种新型的移相全桥变换器通过精心设计的开关策略，实现了软开关，降低了开关损耗，提高了效率，同时也减少了滞后桥臂开关管的电压应力，因此更适合于大功率冲击负载的环境。此外，通过完成1000A直流稳压电源的设计并进行实验，验证了该变换器的有效性和可靠性。 该研究对大功率电源技术的发展具有重要意义，解决了传统移相变换器的不足，提升了其在高冲击负载条件下的应用潜力，对于军事装备和其他高功率应用场景提供了更优的解决方案。