[发明专利]一种低纹波软开关Cuk变换器电路及调制方法

说明书

本发明公布了一种低纹波软开关Cuk变换器电路及调制方法，属于电力电子领域，包括:链接储能电容C₁、谐振电容C_s和输出滤波电容C_o，谐振支路二极管D_ax，主开关管Q₁、Q₂和辅助谐振开关管Q_ax，输入电感L₁、输出电感L₂和谐振电感L_ax以及L₁、L₂进行耦合后的耦合电感M。变换器通过控制主开关管Q₁、Q₂以及辅助谐振开关管Q_ax的导通和关断，实现主开关管Q₁的零电压导通和零电流关断，实现主开关管Q₂的零电压导通以及其反并联二极管D_Q2的零电流关断。本发明具有：1)输出电流纹波小，功率因数高；2)链接储能电容设计在临界导通工作模式，可以使用小容值非电解电容代替电解电容；3)实现变换器主要开关器件的软开关功能，耦合电感技术降低了变换器的输出纹波。

技术领域

本发明属于电力电子技术领域，具体涉及一种低纹波软开关Cuk电路及调制方法，适用于开关电源，属于直流/直流(DC/DC)变换器领域。

背景技术

随着可再生能源系统，智能电网和电动汽车的飞速发展，对高性能非隔离/隔离式DC-DC变换器的需求在众多应用中已大大增加。由于基本功率变换器的主要工作原理已得到很好的理解，因此变换器的功率密度和效率受到越来越多的关注。

改善功率密度的最直接方法是增加开关频率，因为内置无源元件的尺寸和体积高度依赖于此。但是，开关频率的增加会引起电磁干扰(EMI)问题，并导致额外的开关损耗，从而降低功率变换器的效率。此外变换器的输出纹波过大会影响变换器的工作质量以及可靠性。

为提高变换器的效率以及功率密度，研究者们的主要思路是：通过改进电路的拓扑结构，增加谐振回路，结合开关调制方式，实现变换器电路主开关器件的软开关功能；为降低变换器电路的输出纹波，研究者们的思路主要思路是：LC滤波、共模滤波、耦合电感技术以及闭环控制参数的优化方面，根据不同的变换器电路选取最合适的低纹波技术。

发明内容

本发明针对传统Cuk变换器存在效率低、功率密度低以及输出纹波大等问题，提出了一种低纹波软开关Cuk变换器电路及调制方法。该变换器电路通过谐振支路增加谐振间隔，使得变换器在工作状态中可以实现主开关器件的软开关功能，并通过电感耦合技术，将输出电感的纹波转移到输入电感，从而减低变换器电路的输出纹波。

本发明电路的技术方案为：一种低纹波软开关Cuk变换器电路，包括：输入电感L₁，主开关管Q₁，谐振电感L_ax，辅助谐振开关管Q_ax，谐振支路二极管D_ax，链接储能电容C₁，谐振电容C_s，主开关管Q₂，输出电感L₂，输出滤波电容C_o，输入电感L₁与输出电感L₂耦合电感M；