[发明专利]一种改进型分裂电感零电流转换boost斩波电路及其调制方法

说明书

技术领域

本发明属于光伏并网发电技术电力电子技术领域，具体涉及分裂电感零电流转换boost斩波电路的改进和模态分析和调制方法。

背景技术

高频工作下的绝缘栅双极晶体管(IGBT)在高压大电流场合应用较多，但是它属于少数载流子器件存在严重的“拖尾现象”，这不仅仅会使得开关工作在硬开关状态下，产生一定的关断损耗，进而使得电路效率降低，这将要限制开关的高频化操作，设备的热稳定性降低，软开关的使用可以在一定程度上减小开关损耗，主要是通过在开关开通前后引入谐振过程来消除开关过程中的器件损耗，因此，软开关技术的引入可以很好地解决以上的问题。

零转换PWM电路(Zero Transition PWM Converter)较之于其他类型的软开关方式可以得到小的电流应力、电压应力，得到了许多研究者的青睐，具体包括零电压转换PWM电路ZVT-PWM(Zero-Voltage-Transition PWM Converter)和零电流转换PWM电路ZCT-PWM(Zero-Current-Transition PWM Converter)，而零电流转换PWM电路因其不改变主开关管的定频开关方式在该boost电路中得到应用，该零电流PWM单元可以实现主开关管的零电流开通、主开关管的零电流关断、辅助开关管的零电流开通和辅助开关管的零电流关断。在该单元中选择将谐振电感转化为分裂电感，保证两个高频开关的零损耗开通和关断，并且提高了二极管D上的耐压水平。

发明内容

本发明针对分裂电感零电流转换boost斩波电路存在的问题，即直流侧输入电感L分别对包含有主开关管的支路和包含有辅助开关管的支路的电流造成一定影响使得电路在不同模态下不能按照预定的方向变化，对该电感电感L作了改进，此外，详细补充叙述了调制策略和控制方法。

本发明电路的技术方案为：一种改进型分裂电感零电流转换boost斩波电路，包括2个带有反并联二极管的IGBT主开关管S₁、辅助开关管S₂，2个谐振电感L_r1、L_r2，1个谐振电容C_r，1个直流侧输入电感L，1个二极管D，1个输出电容C₀和与之并联的输出侧负载；

所述主开关管S₁、第一谐振电感L_r1、直流侧输入电感L和直流侧电压源V_g相串联，而辅助开关管S₂、第二谐振电感L_r2、谐振电容C_r相串联形成的支路与主开关管S₁、第一谐振电感L_r1形成的支路相并联，二极管D的阳极与第二谐振电感L_r2的一端相连接，二极管D的阴极与输出端的输出稳压电容C₀相连，该输出电容与输出负载并联；

所述主开关管S₁和辅助开关管S₂都工作在高频状态；辅助开关管S₂用于实现主开关的零电流关断，辅助开关S₂在主开关管S₁关断前导通。

本发明的调制方法的技术方案为：

一种改进型分裂电感零电流转换boost斩波电路的调制方法，包括以下步骤：

[t₀，t₁)：t₀时刻，主开关管S₁、第一谐振电感L_r1、直流侧输入电感L和直流侧电压源V_g形成一条续流回路，流过该回路的电流在该时间段内是一个稳定的值I_L，而与与主开关管S₁、第一谐振电感L_r1形成的支路相并联的包含有辅助开关管S₂、第二谐振电感L_r2和谐振电容C_r的支路中，i_S2＝0，v_Cr＝-U_ca，v_D＝-V₀，该时间段类似于传统硬开关工作状态下boost的储能阶段；