[发明专利]一种零电压转换脉宽调制变换器

说明书

技术领域

本发明属于电能变换器领域，尤其涉及一种零电压转换脉宽调制变换器。

背景技术

零电压转换（Zero Voltage Transition，ZVT）脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术，是一种结合了软开关变换技术和PWM技术的直流变换技术，该技术被应用在六种基本的无电气隔离的直流/直流变换器中，形成：降压（Buck）型零电压转换脉宽调制变换器、升压（Boost）型零电压转换脉宽调制变换器、升降压（Buck/Boost）型零电压转换脉宽调制变换器、Cuk型零电压转换脉宽调制变换器、Sepic型零电压转换脉宽调制变换器、以及Zeta型零电压转换脉宽调制变换器。

如图1以Boost型为例，示出了现有技术提供的零电压转换脉宽调制变换器的典型电路原理。该电路包括主电路和辅助电路，主电路包括：输入电源Vin、主开关管Q、主二极管D、主电感Lf和滤波电容Cf，辅助电路包括：辅助开关管QA、辅助二极管D2、辅助电感Lr、辅助电容Cr。该电路利用辅助开关管QA提前主开关管Q开通短时间，将主电路中存储的全部电荷都逐渐分流到辅助电感Lr中，从而主开关管Q实现零电压开关、主二极管D实现零电流关断，可以实现高效的电能变换。该电路具有如下优点：主开关管D和主二极管D实现了软开关，且电压、电流应力不增加，辅助开关管QA是零电流开通，辅助电路的电流通过时间短、损耗低，开关管恒频工作，且该电路中，辅助开关管QA、辅助二极管D2、辅助电感Lr等的规格、散热设计都是按低损耗来选取和实施的。

上述优点是在主开关管Q有导通的工况下才具备的，而在实际中，图1所示的电路还存在整个开关周期内、只有辅助开关管QA导通而主开关管Q不导通的工况，此类工况例如可出现在诸如下类场合：

一、Boost型零电压转换脉宽调制变换器中，输入电压非常接近输出电压的场合。如1千瓦至10千瓦范围内的中等功率光伏逆变器，由于整机变换效率要求高，第一级升压电路常常采用Boost型零电压转换脉宽调制变换器，例如光伏电池电压变化范围从100伏到450伏，升压电路额定输出电压为360V，当光伏电池电压为360伏附近且稍低时，便出现此类工况；

二、Buck型零电压转换脉宽调制变换器，输出电压比较低时，如实验用宽范围可调稳压电源中的Buck型零电压转换脉宽调制变换器，输出电压接近于0伏时出现此类工况。

在只有辅助开关管QA导通而主开关管Q不导通的工况下，辅助开关管QA导通期间，辅助电感Lr的电流持续上升到峰值；辅助开关管QA关断期间，辅助电感Lr两端的反压非常低，电流下降很少，所以辅助电感Lr和辅助二极管D1通过主电路输出电流；在下一个周期开始，辅助开关管QA开通时是大电流开通，辅助二极管D1是大电流关断而存在反向恢复，它们的损耗都大幅度增加，但由于辅助电路中各元器件都是是按低功耗来选取规格和采取散热措施的，因而会出现器件散热不良，导致温升过高而损坏，以致使整个变换器失效。

发明内容

本发明的目的在于提供一种零电压转换脉宽调制变换器，旨在解决现有的零电压转换脉宽调制变换器在只有辅助开关管导通的工况下，由于辅助电感储能的影响，使得辅助电路中的器件损耗大，导致温升过高而损坏，以致使整个变换器失效的问题。

本发明是这样实现的，一种零电压转换脉宽调制变换器，包括主电路，以及连接所述主电路的辅助电路，所述零电压转换脉宽调制变换器还包括连接所述主电路和所述辅助电路的复位电路，所述复位电路包括：

复位开关管；以及

复位二极管，其与所述复位开关管串联连接，用于在只有所述辅助电路的辅助开关管导通的工况下且在所述辅助开关管和所述复位开关管关断后、与所述辅助电路中的相关元器件共同提供所述辅助电路中辅助电感的电流流入所述零电压转换脉宽调制变换器的输出电压或输入电源的电流通路。