电池 电压 范围有 可 能 和 直 流 母 线 电 压 范 围 发 生 重 叠 。 这 种 情 况 下 D /C 变 换 器 必 须 同 时 具 有 降 压 和 升 压 工 作 模 CD 式 。 目前 普 遍 使用 的 变 换 器 拓 扑 是 硬 开 关 级 联 式 升 降压 变 换 器 [3 1】 传 统 硬 开 关 拓 扑 中 与 功 率 开 -。但 关 管 反 向并 联 的二 极 管 的反 向恢 复特 性 使 得 二 极 2 低 损 耗 控 制 方 案 2 1 工 作 原 理 . 图1 示出工作在连续导通模式 下的级联升 降 压 变 换 器 电路 图 。 管 的开关导通损耗 非常大 。导致变 换器整体效率 偏低 。 为减 小 损 耗 , 可在 原 来 硬 开 关 拓 扑 的基 础 上 采 用 一 种 纯 软 件 解 决 方 案 。 需任 何 额 外 的组 件 , 无 就可在保持低组件数 量和低 电路 复杂度 的条件下 提 高工作效率 。讨论 了级联升 降压变 换器软开关 定 稿 日期 : 0 3 0 — 9 2 1—2 1 图 1 双 向级联 升降压 变换 器拓 扑 F g 1 o oo f i i ci n a c d dB o ￣ u kc n e tr i. p lg o - r t a c s a e o s B c o v r T y b d e ol e 作 者 简 介 : 修 香 (91 , , 苏连 云港 人 , 士 , 尚 18 一) 女 江 硕 助 教 . 究 方 向 为 电 力 电子 技 术 在 车 辆 装 备 上 的 应 用 。 研 在传统 的 P WM 控 制 方 式 中 , 支 半 桥 臂 中只 两 有 一 支 进 行 开 关 , 一支 保 持 不 变 。 相 反 , 新 的 另 在 7 3 第 4 7卷 第 7期 2 1 0 3年 7 月 电 力 电 子 技 术 Vo. 7.No7 1 4 . P we lcrnc o rE eto is J l 0 3 uy 2 1 控 制 方 法 中 , 开 关 ( V) 每 个 脉 冲 周 期 4个 V~ 4在 中只 导 通 和 关 断 一 次 。 当反 向并 联 体 二 极 管 导 通 和给 定 时刻 t条 件下 的 , , , t 并可得 到 的最 大值 : )她 = () 5 时, 所对 应的开关管 Z S导通 。负序 电感偏 置 电 V 流一0 以实 现 导通 , 图 2所 示 。 据 开 关状 态 , ,可 如 根 将 一个 分 为 4个 阶 段 。 “ 1 “ 2' L I I . 对 于 给 定 的功 率 范 围 和 工 作 电压 且 t , 3 可 = 解 得 ￡值 , 样 可 保证 最 大 传 输 功 率 不 超 过 一 , 这 若 超 过 . 不 能 满足 软 开 关工 作 的条 件 。 的 最 大 将 值 由 , 的 最 小 值 和 额 定 峰 值 传 输 功 率 = 、 / 一 一 {) L ( 一 一 ( ) 定 , 图 3所 示 , 中 U = 决 如 其 。 = , I … \ : 一 , l = 0 Hz 0 0A, 10k 。 = 一 如 … 、 . . .. - J , t 1 T o () 压 变 换 器 ( > u a升 U2 0 ( ) 压 变 换 器 ( < ) b降 u2 图 2 不 同 时 段 的 开 关 控 制 信 号 情 况 F g wi h n o to i n ld r g v re i n e v l i .2 S t i g c nr l sg a u n a d t c i i me i tr a 在 t <。 o t时段 刚 开始 时 , 2 导通 的 ,其 并 ≤t V是 联 的寄 生 漏 源 电容 C 两 端 电压 为 零 ,保 证 了 V 的 Z S关 断 。负 序 电感 电 流 屯 ￡在 V 关 断后 , V () 对 C 充 电 , C 放 电 。 当 C 电压 为 零 时 , 对 酬 V 的 体 二 极 管 导通 , 管 () 当 () 为 零 又 重 新 接 f, t变 变正时 ,。 V V Z S导通 。 由 于 电感 电压 () 。在 = , 图 3 最 大 电感 值 与 的 关 系 F g lt n h p b t e n t e ma i m n u tn e a d i .3 Rea i s i ew e h xmu i d c a c n o 23 开 关模 式 的优 化 . 如 上 所 述 。 于 给 定 的变 换 器 工 作 点 , 以 一 对 能 定 的 自由度 选择 开关 时 问 t 。如 图 4所 示 , 于所 对 此 区间 内 () ￡上升 。 在 t时 刻 , 由于 V 是 导 通 的 , 以在 零 电 压 可 条 件 下 关 断 , ￡对 C 充 电 同 时对 C 放 电 , () 删 同 上 ,3 V 能实 现 Z VS导通 。L￡: , 区间 t < U() 广 在 1 ≤￡ 示 电流 波 形 ( 中实 线 波 形 ) 的 增 长 方 式 有 两 图 , 种 : 1 , 保持恒 定 , t t进行调整 ( 第 种 t 而 : , 图中波 形 B所 示 ) 第 2种 , 向 的 末 端 平 移 。 通 常 首 ; t , 选 第 2种 , 因为 第 2种 方 式 能 产 生 更 低 的 峰值 和 均 方 根 电感 电流 。 而 可 以 降低 电感 损 耗 。 从 t i t 既可升 高 ( ) ,( 降压 模式 ) 又可 降低 ( , 升压 模 式 ) 取 决于 。 , 与 的大 小 。 当 t t ( 。 断 , 2导 通 ) 当 t ￡ 时 ( 。 =2时 V 关 V , =3 V 关 断 , V 导通 ) Z S开 关 法 则 依 然 起 作 用 ,工 作 ,V 原 理同上。 在 t t 时段 , 2V 导 通 而 V。V 关 断 , 3< < V ,4 ,3 这 样 能 够 保 持 开 关 频 率 恒 定 并 为 下 个 脉 冲 周 期 的 Z S提 供 一 0其 过 程 见 t < 1 V ,, o ≤tt 时段 。 22 开 关 时 间 的计 算 . 图 4 提高 的两 个途 径 Fg p o c e o ice s g i .4 Ap r a h s t n r a i n 如 图 2所 示 , 设 和 为 定 值 , 略 电感 和 忽 除 了 降低 电感损 耗 方 面 的 考 虑 ,还 希 望 在 整 开关 管 的 电 阻 , 分方 程 为 : 微 U() M() u()L 0i t Lf= 1t- 2t: L ) ( 根据图 2 式( ) 写为 : , 1可 () 1 个 电压 和 功 率 范 围 内得 到 连 续 变 化 的 t, , 。这 t t : 对 于提 高 调制 器 的稳 态 控 制 性 能 和 降 低 基 于 表 查 询 的 开关 时 间立 体 插 值 法 误 差 是 非 常 重 要 的 。 因 此 ,对 于给 定 的 R ,需 要 一 种 时 间计 算 方 法 对 开 ① 的最小值通过在 Z S工作条 V 怖L ,2L L ( 关时间进行计算 : ￡= -器 t l 2 ) 变 换 器 左 侧 和 右 侧 之 间传 递 的平 均 功 率 为 : 1 1P f 件下对 和 求微分进行计算 , 计算结果作 为 t , 的初始 值 。