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      一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比DC-DC變換器及其控制方法、穩(wěn)態(tài)分析方法

      文檔序號(hào):39753814發(fā)布日期:2024-10-25 13:26閱讀:52來(lái)源:國(guó)知局
      一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比DC-DC變換器及其控制方法、穩(wěn)態(tài)分析方法

      本發(fā)明屬于dc-dc變換領(lǐng)域,具體涉及一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器及其控制方法、穩(wěn)態(tài)分析方法。


      背景技術(shù):

      1、隨著現(xiàn)代微處理器功耗的不斷增長(zhǎng),48v總線架構(gòu)由于配電損耗的降低和整體效率的提高而變得越來(lái)越有吸引力。負(fù)載點(diǎn)轉(zhuǎn)換器需要具有更高的電壓轉(zhuǎn)換比和更大的輸出電流,并且在低輸出電壓下具有高效率和高功率密度。在兩級(jí)數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)中,為了降低后級(jí)的電壓應(yīng)力,提高整體效率,前級(jí)的轉(zhuǎn)換比通常大于10。

      2、buck變換器是dc-dc降壓轉(zhuǎn)換中最流行的拓?fù)?,因?yàn)槠鋵?shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單且成本低。然而,由于buck變換器在高降壓比場(chǎng)合下存在占空比極小、電壓調(diào)節(jié)精度低、主開(kāi)關(guān)電流應(yīng)力大、續(xù)流二極管的電壓應(yīng)力大等問(wèn)題,限制了其在高降壓比場(chǎng)合下的應(yīng)用。

      3、在拓?fù)渖蠈?shí)現(xiàn)高降壓比通??梢苑譃橐韵聝深?lèi)。

      4、1)隔離型高降壓比dc-dc拓?fù)洌?,llc諧振變換器通過(guò)矩陣變壓器和分?jǐn)?shù)匝設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)換比和大電流輸出。

      5、2)非隔離型高降壓比dc-dc拓?fù)?,通常是基于串?lián)電容器和耦合電感器或它們的組合。

      6、llc諧振變換器可以在諧振頻率下高效地輸送功率。然而,動(dòng)態(tài)性能受到控制方法的限制,且如果工作點(diǎn)不在諧振頻率,效率將快速下降。為了解決這個(gè)問(wèn)題,有學(xué)者提出了llc變換器與buck變換器結(jié)合的sigma變換器。llc變換器工作在諧振頻率以保持非常高的效率,buck變換器專(zhuān)注于輸出電壓調(diào)節(jié)和負(fù)載瞬態(tài)響應(yīng)。然而,由于llc變換器在穩(wěn)定狀態(tài)下處理大部分功率,而buck變換器在動(dòng)態(tài)過(guò)程處理大部分功率,因此llc和buck變換器都必須設(shè)計(jì)為具有處理整個(gè)系統(tǒng)功率的能力。同時(shí),由于并行結(jié)構(gòu),控制復(fù)雜性增加。

      7、串聯(lián)電容buck(sc?buck)變換器將開(kāi)關(guān)電容電路和多相buck變換器結(jié)合在一起,與傳統(tǒng)buck變換器相比,具有更高的降壓比、更高的效率和自動(dòng)均流等優(yōu)勢(shì)。然而,由于拓?fù)渲械拇?lián)電容器從零開(kāi)始充電,因此在啟動(dòng)過(guò)程中開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力很大且不能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。通過(guò)在sc?buck中增加諧振腔可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),所有開(kāi)關(guān)管在零電壓下導(dǎo)通(zvs),同時(shí)低壓側(cè)開(kāi)關(guān)在零電流時(shí)關(guān)斷(zcs)。然而,諧振回路的增加產(chǎn)生額外的損耗,同時(shí)增加了低壓側(cè)開(kāi)關(guān)的電壓應(yīng)力,控制和電路設(shè)計(jì)也更加復(fù)雜。

      8、通過(guò)結(jié)合串聯(lián)電容器和耦合電感器的拓?fù)淇梢詫?shí)現(xiàn)超高降壓比,不僅降低了半導(dǎo)體器件的電壓應(yīng)力,而且顯著延長(zhǎng)了占空比,同時(shí)漏感的存在為實(shí)現(xiàn)主開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān)提供了條件。然而,由于拓?fù)渲幸肓祟~外的有源和無(wú)源元件,特別是耦合電感的引入增加了變換器的成本、體積、重量和電路復(fù)雜性,同時(shí)降低了變換器的可靠性。

      9、除了上述串聯(lián)電容器和耦合電感器組合結(jié)構(gòu)外,有研究通過(guò)結(jié)合開(kāi)關(guān)電容拓?fù)浜蛡鹘y(tǒng)buck拓?fù)鋪?lái)擴(kuò)展降壓比,buck調(diào)節(jié)輸出電壓同時(shí)傳遞能量。然而,這種拓?fù)涞慕祲罕热匀挥邢?,而且buck部分不能實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。此外,有研究結(jié)合了雙路徑混合降壓拓?fù)浜蛃c降壓拓?fù)涞膬?yōu)點(diǎn),提出了一種具有至少1/6降壓比的兩相串聯(lián)電容器雙路徑混合dc-dc變換器,然而,混合結(jié)構(gòu)通過(guò)硬開(kāi)關(guān)改變電感器和電容器的串聯(lián)和并聯(lián)連接,在開(kāi)關(guān)切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流尖峰,這不僅增加了開(kāi)關(guān)的電流應(yīng)力,而且導(dǎo)致輸出電流紋波和電壓紋波較大。


      技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

      1、本發(fā)明提供一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器及其控制方法、穩(wěn)態(tài)分析方法,為了提高電壓轉(zhuǎn)換比同時(shí)實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),現(xiàn)有結(jié)構(gòu)在開(kāi)關(guān)切換時(shí)會(huì)產(chǎn)生電流尖峰,這不僅增加了開(kāi)關(guān)的電流應(yīng)力,而且導(dǎo)致輸出電流紋波和電壓紋波較大。

      2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):

      3、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器,所述變換器采用諧振雙路徑混合結(jié)構(gòu)作為基本單元,兩個(gè)基本單元并行交錯(cuò);

      4、所述變換器的每個(gè)單元包括有源開(kāi)關(guān)qa、有源開(kāi)關(guān)qc、整流管qb、整流管qd、諧振電容器cr、電容器c1、電容器c2、諧振電感器lr和濾波電感器l;

      5、所述有源開(kāi)關(guān)q1a的一端分別與電容器c1的正端和電源vin的正端相連接,所述有源開(kāi)關(guān)q1a的另一端分別與諧振電容器cr1的正端和有源開(kāi)關(guān)q1c的一端相連接,所述諧振電容器cr1的負(fù)端與諧振電感器lr1的一端相連接,所述有源開(kāi)關(guān)q1c的另一端分別與濾波電感器l1的一端、濾波電感器l2的一端、電容c0的一端和電阻r0的一端相連接,所述諧振電感器lr1的另一端分別與整流管q1b的一端和濾波電感器l1的另一端相連接;

      6、所述整流管q1b的另一端分別與整流管q1d的一端和電容c0的另一端相連接,所述整流管q1d的另一端分別與整流管q2d的一端和電容器c1的正端相連接,所述整流管q2d的另一端分別與諧振電容器cr2的正端和有源開(kāi)關(guān)q2c的一端相連接,所述諧振電容器cr2的負(fù)端與諧振電感器lr2的一端相連接,所述有源開(kāi)關(guān)q2c的另一端與濾波電感器l2的另一端相連接,所述諧振電感器lr2的另一端與整流管q2b的一端相連接,所述整流管q2b的另一端分別與有源開(kāi)關(guān)q1a的一端、電容c0的一端和電阻r0的一端相連接;

      7、所述有源開(kāi)關(guān)q2a的另一端分別與電容器c2的負(fù)端和電源vin的負(fù)端相連接。

      8、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的控制方法,所述控制方法具體為,基于權(quán)利要求所述無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的設(shè)定條件進(jìn)行開(kāi)關(guān)的控制分為[t0-t1]時(shí)段、[t1-t2]時(shí)段、[t2-t3]時(shí)段、[t3-t4]時(shí)段、[t4-t5]時(shí)段、[t5-t6]時(shí)段、[t6-t7]時(shí)段、[t7-t8]時(shí)段、[t8-t9]時(shí)段和[t9-t10]時(shí)段;

      9、所述設(shè)定條件具體為,

      10、1)q1a-q2d是理想開(kāi)關(guān),沒(méi)有電壓降。當(dāng)不施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)時(shí),反向?qū)娮枋菬o(wú)限的;

      11、2)兩個(gè)串聯(lián)電容器c1、c2足夠大以確保電容器的恒定電壓;

      12、3)兩個(gè)濾波電感l(wèi)1和l2具有相同的感值,兩個(gè)諧振電感l(wèi)r1和lr2具有相同的數(shù)值;

      13、4)濾波電感l(wèi)1和l2足夠大以確保其在占空比低于0.5時(shí)工作在連續(xù)傳導(dǎo)模式。

      14、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的控制方法,當(dāng)時(shí)間為[t0-t1]時(shí),開(kāi)關(guān)q1b和q1c同時(shí)關(guān)閉;q1b的體二極管導(dǎo)通為il1和ilr1提供續(xù)流通路;ilr1的方向?yàn)樨?fù)并且流過(guò)q2c和q2d的體二極管;q1d關(guān)斷;c1d上的電壓為vo;lr1與c1a和c1c諧振;其中c1a從vin/2放電到零;c1c從零充電到vin/2;第二相中的雙路徑將存儲(chǔ)的能量釋放到負(fù)載;q2b和q2c導(dǎo)通并為il2和ilr2提供續(xù)流通路;第二相中諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程表示為(1);

      15、

      16、當(dāng)時(shí)間為[t1-t2]時(shí),q1a在zvs條件下導(dǎo)通;ilr1的方向從負(fù)變正;q1b的體二極管仍然導(dǎo)通,并流過(guò)il1和ilr1之間的電流差;q1d仍然關(guān)斷,因此,電流流過(guò)c1d并且將c1d中存儲(chǔ)的能量釋放到負(fù)載;c1和c2分別放電和充電;同時(shí),由于c1d上的電壓降落,c1c從vin放電到(vin/2-vo),c2a從(vin/2-vo)充電到vin/2,c2d從零充電到vo;q2b和q2c導(dǎo)通并為il2和ilr2提供續(xù)流通路;當(dāng)c1d上的電壓降至零時(shí),此間隔結(jié)束;

      17、當(dāng)時(shí)間為[t2-t3]時(shí),q1d在zvs條件下開(kāi)啟;ilr1在t2+時(shí)刻趕上il1,因此,在t2+之前q1b的體二極管是導(dǎo)通的,lr1上的電壓為(vin/2-vcr1),諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程可由公式(2)得到;q1b在t2+時(shí)刻zcs關(guān)斷,然后cr1與(lr1+l1)諧振,諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程可以表示為(3);q2b和q2c仍然導(dǎo)通并為il2和ilr2提供續(xù)流通路;

      18、

      19、

      20、當(dāng)時(shí)間為[t3-t4]時(shí),開(kāi)關(guān)q1a和q1c同時(shí)關(guān)閉;ilr1的方向?yàn)檎鬟^(guò)q1d的體二極管;lr1與c1a和c1c諧振,c1a從零充電到(vin/2-vo),c1c從(vin/2-vo)放電到零;在此時(shí)間間隔期間,q1b斷開(kāi),il1和ilr1之間的電流差流過(guò)c1b,并釋放c1b中存儲(chǔ)的能量;q2b和q2c仍然導(dǎo)通為il2和ilr2提供續(xù)流通路;

      21、當(dāng)時(shí)間為[t4-t5]時(shí),q1b和q1c在zvs條件下導(dǎo)通。q1b流過(guò)il1和ilr1,q1c流過(guò)ilr1。l1和l2上的電壓為(-vo),因此il1和il2線性下降。isc-rhb轉(zhuǎn)換器中的四條路徑向負(fù)載釋放能量。諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程可由(4)獲得。

      22、

      23、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的控制方法,當(dāng)時(shí)間為[t5-t6]時(shí),q2b和q2c同時(shí)關(guān)閉;q2b的體二極管導(dǎo)通并續(xù)流il2和ilr2的總和;ilr2的方向?yàn)樨?fù)流過(guò)c2d;lr2與c2a、c2c、c2d、c1d諧振,其中c2a從vin/2放電到零,而c1d從零充電到vin/2,c2c和c2d也被充電,當(dāng)c2c的電壓超過(guò)c2d(vin/2-vo)時(shí),根據(jù)基爾霍夫電壓定律c2a的電壓降至零;q1b和q1c仍然導(dǎo)通并且il1和ilr1提供續(xù)流通路;

      24、當(dāng)時(shí)間為[t6-t7]時(shí),q2a在zvs條件下導(dǎo)通;ilr2的方向從負(fù)變?yōu)檎?,并且?guī)缀蹙€性增加;q2b的體二極管仍然導(dǎo)通,并流過(guò)il2和ilr2之間的電流差;q2d仍然關(guān)斷,因此,電流流過(guò)c2d并釋放c2d中存儲(chǔ)的能量;串聯(lián)電容c1和c2分別被充電和放電;同時(shí),由于c2d上的電壓降落,c2c放電到(vin/2-vo);q1b和q1c仍然導(dǎo)通并且il1和ilr1提供續(xù)流通路;當(dāng)c2d上的電壓降至零時(shí),此間隔結(jié)束;

      25、當(dāng)時(shí)間為[t7-t8]時(shí),q2d在zvs條件下開(kāi)通;ilr2在t7+時(shí)刻趕上il2,因此,在t7+之前q2b的體二極管導(dǎo)通,lr2上的電壓為(vin/2-vcr2),諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程可由公式(5)得到;q2b在t2+時(shí)刻zcs關(guān)斷,cr2與(lr2+l2)諧振,諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程可以得到為公式(6);由于l2的感值較大,ilr2和il2幾乎是線性增加的;q1b和q1c仍然導(dǎo)通并且il1和ilr1提供續(xù)流通路;

      26、

      27、

      28、當(dāng)時(shí)間為[t8-t9]時(shí),開(kāi)關(guān)q2a和q2c同時(shí)關(guān)斷;ilr2的方向?yàn)檎鬟^(guò)q2d的體二極管;lr2與c2a和c2c諧振,c2a從零充電到(vin/2-vo),c2c從(vin/2-vo)放電到零;由于c2a上的電壓升高,c1a從(vin-vo)放電到vin/2;在此時(shí)間間隔期間,q2b斷開(kāi),il2和ilr2之間的電流差流過(guò)c2b,并釋放c2b中存儲(chǔ)的能量;

      29、當(dāng)時(shí)間為[t9-t10]時(shí),q1b和q1c在zvs條件下導(dǎo)通;q1b流過(guò)il1和ilr1,q1c流過(guò)ilr1;l1和l2上的電壓為(-vo),因此il1和il2線性下降;isc-rhb轉(zhuǎn)換器中的四條路徑向負(fù)載釋放能量;諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程可由(4)獲得;

      30、

      31、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的穩(wěn)態(tài)分析方法,所述穩(wěn)態(tài)分析方法包括利用如權(quán)利要求1的無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器及如權(quán)利要求2的工作方法的設(shè)定條件進(jìn)行電感直流電流分析,所述設(shè)定條件具體為,1)開(kāi)關(guān)的輸出電容器c1a-c2d忽略它們的充電和放電時(shí)間;

      32、2)k=lr1/l1=lr2/l2,k<<1;

      33、3)ts是開(kāi)關(guān)周期,dts表示從t1到t3或t6到t8的時(shí)間,dts表示從t2到t2+或t6至t7+的時(shí)間。

      34、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的穩(wěn)態(tài)分析方法,所述利用如權(quán)利要求1的無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的設(shè)定條件進(jìn)行電感直流電流分析,所述電感直流電流分析具體為,整個(gè)周期可分為三個(gè)階段,即dts、(d-d)ts、(1-d)ts;

      35、電感l(wèi)1的平均電流表示為:

      36、il1=i1·d+ilr12(d-d)+(i1+ilr13)(1-d)?(7)

      37、其中i1表示第一相的平均電流,ilr11、ilr12和ilr13分別表示三個(gè)階段lr1的平均電流;

      38、諧振電容器cr1在穩(wěn)定狀態(tài)下滿足安-秒平衡:

      39、ilr11·d+ilr12(d-d)+ilr13(1-d)=0?(8)

      40、從(2)看出,在dts期間,ilr1近似線性地增加;

      41、

      42、其中α表示電感器l1的電流紋波率,即α=δil1/il1;

      43、結(jié)合公式(7)-(9),計(jì)算il1;

      44、

      45、近似的,得到il2;

      46、

      47、從公式(10)和公式(11)能看出,占空比d越大,l1中的電流比例越小,lr1中的電流比例越大,反之亦然;當(dāng)d=0.5時(shí),輸出電流幾乎均勻地分為四條路徑,每條路徑承載io/4。

      48、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的穩(wěn)態(tài)分析方法,利用如權(quán)利要求1的無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的設(shè)定條件進(jìn)行波形推導(dǎo),所述波形推導(dǎo)具體為,

      49、當(dāng)時(shí)間為[t0,t1]時(shí):假設(shè)t0處的ilr1和vcr1的值分別為ilr1_0和vcr1_0;ilr1的方向?yàn)樨?fù),lr1與c1a和c1c諧振,因此,c1a和c1c分別放電和充電;在時(shí)間t1時(shí),電流在理想條件下降至零;即

      50、

      51、當(dāng)時(shí)間為[t1,t2+]時(shí):公式(2)中諧振網(wǎng)絡(luò)的微分方程如下求解:

      52、

      53、其中

      54、當(dāng)時(shí)間為[t2+,t3]時(shí):諧振過(guò)程結(jié)束時(shí),ilr1_d(t)和vcr1_d(t)的值是[t2+,t3]期間諧振過(guò)程的初始狀態(tài);通過(guò)使用ilr1_1和vcr_1,公式(3)中的微分方程求解如下:

      55、

      56、其中

      57、當(dāng)時(shí)間為[t3,t4]時(shí):諧振過(guò)程結(jié)束時(shí)的ilr1_d(t)和vcr1_d(t)的值是[t3,t4]期間諧振過(guò)程的初始狀態(tài);在此間隔期間v1b的平均值約為(vin/2-vcr1_2)/2,并且可以得出lr1兩端的平均電壓為–(vin/4+vcr1_2/2-vo),因此,ilr1線性下降;假設(shè)ilr1在t4時(shí)刻下降到ilr1_3;即

      58、

      59、其中ilr1_3和vcr1_3分別表示t4時(shí)刻的ilr1和vcr1值,tdead表示死區(qū)時(shí)間;

      60、當(dāng)時(shí)間為[t4,t10]時(shí):公式(4)中的微分方程如下求解:

      61、

      62、其中

      63、在穩(wěn)定狀態(tài)下,開(kāi)關(guān)周期的開(kāi)始點(diǎn)處t0的ilr1和vcr1值與在開(kāi)關(guān)周期結(jié)束點(diǎn)處t10的值相同,即:

      64、ilr1_d’((1-d)ts)=ilr1_0???(17)

      65、vcr1_d’((1-d)ts)=vcr10???(18)。

      66、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的穩(wěn)態(tài)分析方法,利用如權(quán)利要求1的無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的設(shè)定條件進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換比推導(dǎo),所述電壓轉(zhuǎn)換比推導(dǎo)具體為,根據(jù)伏秒平衡,濾波電感器l1和l2在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)的平均電壓為零;通過(guò)計(jì)算一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)平均開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)電壓vds1b來(lái)計(jì)算輸出電壓;節(jié)點(diǎn)電壓僅在時(shí)間間隔c內(nèi)為非零;

      67、時(shí)間間隔t2+-t3的等效電路用于計(jì)算;

      68、

      69、由于lr1<<l1,vcr1由cr1上的平均電壓表示,即(vcr1_1+vcr1_2)/2;

      70、因此,簡(jiǎn)化公式(19)中的表達(dá)式;

      71、vo=(d-d)·(vin/2-(vcr1_1+vcr1_2)/2)???(20)

      72、開(kāi)始時(shí)刻和結(jié)束時(shí)刻的ilr1分別為ilr1_1和ilr1_2;因此,通過(guò)結(jié)合公式(10)獲得以下表達(dá)式。

      73、

      74、結(jié)合公式(18)、公式(20)和公式(21),得到不同輸出電流io和諧振參數(shù)lr1、cr1下變換器的電壓轉(zhuǎn)換比m=vo/vin,m在matlab中計(jì)算得到。

      75、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的穩(wěn)態(tài)分析方法,利用如權(quán)利要求1的無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的設(shè)定條件進(jìn)行zvs條件和諧振參數(shù)設(shè)計(jì),所述zvs條件和諧振參數(shù)設(shè)計(jì)具體為,為了確保q1a在不同輸入電壓和不同負(fù)載電流下實(shí)現(xiàn)zvs,ilr1_0應(yīng)該足夠負(fù);

      76、q2d上的電壓為零,q2c導(dǎo)通,因此q1d與vo并聯(lián),因此諧振電流不會(huì)流過(guò)q1d;諧振電流有兩個(gè)回路,一個(gè)從lr1和cr1出發(fā),流經(jīng)c1a,經(jīng)過(guò)c1、q2d、q2c、vo,然后從q1b返回;另一個(gè)從lr1和cr1出發(fā),流經(jīng)c1c,流經(jīng)vo,并從q1b返回;lr1與c1a和c1c諧振,c1a從vin/2放電到零,c1c從零充電到vin/2;為了確保q1a的zvs操作,應(yīng)滿足公式(22);

      77、

      78、類(lèi)似地,lr2與c1d、c2a、c2c、c2d諧振,因此,c2a放電,c1d、c1c、c2c充電。為了確保q2a的zvs操作,應(yīng)滿足公式(23),其中ilr2_0表示q2b和q2c關(guān)斷時(shí)的諧振電流ilr2,v2c和v2d分別表示死區(qū)時(shí)間內(nèi)q2c和q2d上的電壓。

      79、

      80、比較公式(22)和公式(23),發(fā)現(xiàn)q2a比q1a更難實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。如果未實(shí)現(xiàn)zvs,則必須調(diào)整諧振網(wǎng)絡(luò)以獲得較低的ilr1_0或ilr2_0;

      81、對(duì)于q1c,由于當(dāng)q1a和q1d關(guān)斷時(shí)ilr1達(dá)到最大值,因此q1c的zvs更容易實(shí)現(xiàn),q2c也是如此。為了確保q1c和q2c的zvs操作,應(yīng)分別滿足公式(24)和公式(25)。q1b、q1d、q2b、q2d是整流開(kāi)關(guān),只要合理設(shè)置死區(qū)時(shí)間,實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。

      82、

      83、

      84、一種新型無(wú)變壓器軟開(kāi)關(guān)高降壓比dc-dc變換器的穩(wěn)態(tài)分析方法,除了滿足軟開(kāi)關(guān)的要求外,諧振參數(shù)的選擇還應(yīng)滿足最小關(guān)斷電流,以降低開(kāi)關(guān)損耗并提高系統(tǒng)效率;考慮到軟開(kāi)關(guān)和損耗,相同fr下,d越大,ilr1_0越負(fù);相同d下,fr越低,ilr1_0越負(fù);即通過(guò)增加cr,可以獲得更負(fù)的ilr1_0和ilr2_0,反之亦然;io越大,相同d條件下的ilr1_0越負(fù),即對(duì)于同一組參數(shù),如果可以在輕載條件下可以實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān),則重載條件下一定能實(shí)現(xiàn)。

      85、本發(fā)明的有益效果是:

      86、本發(fā)明結(jié)合了sc-buck變換器的雙倍降壓優(yōu)勢(shì)和諧振混合buck變換器的零電壓開(kāi)關(guān)優(yōu)勢(shì)。

      87、本發(fā)明在混合結(jié)構(gòu)中引入諧振腔不僅實(shí)現(xiàn)了所有開(kāi)關(guān)的軟開(kāi)關(guān),而且消除了開(kāi)關(guān)切換產(chǎn)生的電流尖峰。

      88、本發(fā)明的變換器可以消除現(xiàn)有變換器在啟動(dòng)過(guò)程中遇到的高開(kāi)關(guān)電壓應(yīng)力問(wèn)題。

      89、本發(fā)明具有更低的開(kāi)關(guān)損耗,更低的傳導(dǎo)損耗,更低的電壓應(yīng)力以及更低的電感損耗。

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