光伏并網(wǎng)系統(tǒng)DC／DC全橋軟開關(guān)變換器的研究
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為簡化電路分析，先作如下假設(shè)：所有元件都是理想的；輸出濾波電容很大，可近似為電壓源，輸出濾波電感很大，可近似為電流源；電容C1=C3=Cr，變壓器匝數(shù)比為N1／N2=1／k，輸入電壓為Uin，輸出電壓為U0。在半個周期中，變換器一共有8種工作狀態(tài)，各階段主要波形如圖2所示；
模式1[t0～t1]
t0時刻，V1開通，由于變壓器漏感Lr的存在，原邊電流不會發(fā)生突變，V4零電流開通，如圖2所示。電壓Uin作用于漏感Lr，原邊電流Ip為：
模式2[t1～t2]
t1時刻，整流二極管VD2、VD3反向關(guān)斷，VD2、VD3兩端的反壓等于U0，無源鉗位電路開始工作，通過Cc和D2給Cf充電，鉗位電容Cc兩端電壓升高。這段時間內(nèi)有：
模式3[t2～t3]
t2時刻，二極管D2關(guān)斷，整流二極管VD2和VD3承受nUin電壓，原邊電流nI0，在這段時間內(nèi)，變換器經(jīng)變壓器向負載提供能量，Cc上電壓充至UCc(t2)=Uin-U0／2n并保持不變。
模式4[t3～t4]
t3時刻，V1關(guān)斷，由于并聯(lián)C1，V1實現(xiàn)了ZVS關(guān)斷，電容C1開始充電，C3開始放電。
模式5[t4～t5]
在t4時刻，鉗位二極管D1開始工作，原邊不足以向副邊提供能量，Cc通過Lf、Cf、D1開始向負載提供能量，同時C1繼續(xù)充電、C3放電至t5時刻。
模式6[t5～t6]
t5時刻，C3放電完畢，續(xù)流二極管D3開始導(dǎo)通，為V3實現(xiàn)零電壓開通提供了條件。V4處于續(xù)流狀態(tài)，此時原邊電流迅速下降，負載電流主要由鉗位電容Cc提供，流過Cc的電流增大，在t6時刻原邊電流減小為零，此時Cc的電流值達到最大。
模式7[t6～t6]
t6時刻，原邊電流為零，負載電流全部由鉗位電容Cc提供，整流二極管兩端承受的反壓隨鉗位電容Cc的放電下降。
模式8[t7～t8]
t7時刻，鉗位電容Cc中的能量被全部釋放，整流二極管VD1～VD4開始續(xù)流，變壓器原邊電流為零并且保持。在t8時刻關(guān)斷V4，實現(xiàn)了零電流關(guān)斷并結(jié)束前半個周期的換流；下一個時刻，V2零電流開通，開始進入下半個周期的循環(huán)，工作模式和上述分析基本相同。
1．2 實現(xiàn)軟開關(guān)的條件
1．2．1 超前臂實覡ZVS條件
為實現(xiàn)零電壓開關(guān)，要求要有足夠的能量來使得同一橋臂開關(guān)管兩端并聯(lián)的電容充、放電，從而讓即將開通的開關(guān)管的反并聯(lián)二極管自然導(dǎo)通。所以要實現(xiàn)超前橋臂的零電壓開關(guān)，需要在開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷之前將電容C1和C3上的電荷抽走。根據(jù)模式4可得到最小死區(qū)時間。
Td>(C1+C2)Uin／2nI0 (3)
1．2．2 滯后臂實現(xiàn)ZCS條件
變壓器漏感Lr的大小是以能實現(xiàn)滯后橋臂ZCS為前提的，假設(shè)滯后臂開關(guān)管的開通時間為ton，要實現(xiàn)ZCS需要(t1-t0)>>ton，則根據(jù)工作模式1可得：
Lr=Uint／Ip(t)≥Uin(t1-t0)／2nI0≥Uinton／2nI0 (4)
2 關(guān)鍵參數(shù)的設(shè)計
變換器采用了移相控制，超前臂兩開關(guān)管互補180°導(dǎo)通，兩開關(guān)管驅(qū)動信號之間設(shè)置一定死區(qū)，滯后臂設(shè)置與超前臂相同，只是在相位上有一定的滯后，滯后角度反映了有效占空比的大小。設(shè)計步驟如下：
(1)設(shè)置兩對橋臂的死區(qū)時間Td；
(2)設(shè)置占空比D，計算匝比k；
(3)根據(jù)式(1)算出諧振電感Lr，根據(jù)式(2)求出鉗位電容Cc；
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