[发明专利]一种新型ZVSZCS维也纳整流器

说明书

本发明涉及一种新型ZVSZCS维也纳整流器，该维也纳整流器的电路结构包括维也纳整流器基本电路以及一个辅助电路，所述的维也纳整流器基本电路由四个整流二级管、两个直流环节电容器以及两个主开关构成，所述的辅助电路连接在两个主开关两端，由一个谐振电感、一个变压器、两个辅助开关和四个阻塞二极管组成。与现有技术相比，本发明具有功率密度高、软开关性能好等优点，更适用于高直流链输出电压的应用场合中。

技术领域

本发明涉及电路拓扑技术领域，尤其是涉及一种新型ZVSZCS维也纳整流器。

背景技术

在现有的技术中，存在很多电路拓扑采用有源和无源缓冲电路来产生半导体器件和整流二极管的软开关条件，这些缓冲电路是用于限制二极管电流的变化率，并为电路的半导体元件创造软开关条件，现有技术中提出的采用有源缓冲电路的变换器电路，除了开关导通和整流器关断的软开关外，还具有减小的电流和电压应力，然而，有源缓冲电路的辅助开关具有较高的电流应力，并且在硬开关条件下工作。

在文献C.M.C.Duarte and I.Barbi,“An improved family of ZVS-PWM active-clamping dc-to-dc converters,”in Conf.Rec.IEEE PESC’98,May 1998,pp.669–675.描述的boost拓扑结构中，主开关和辅助开关都在软开关条件下工作，但是，主开关的电压应力要高很多，这需要通过适当选择缓冲电感值和开关频率来控制，此外，门极驱动电路要求复杂、价格昂贵且不易控制。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种新型ZVSZCS维也纳整流器。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种新型ZVSZCS维也纳整流器，该维也纳整流器的电路结构包括维也纳整流器基本电路以及一个辅助电路，所述的维也纳整流器基本电路由四个整流二级管、两个直流环节电容器以及两个主开关构成，所述的辅助电路连接在两个主开关两端，由一个谐振电感、一个变压器、两个辅助开关和四个阻塞二极管组成。

在维也纳整流器基本电路中，电源依次经过线路电感、第一主开关和第二主开关后接地，并且通过两个直流环节电容器后与负载的正负两端连接，四个整流二级管构成整流桥结构。

在辅助电路中，所述的电源依次通过谐振电感和变压器的一次绕组后连接到第二阻塞二极管与第四阻塞二极管之间，并且电源在通过变压器的一次绕组后，再依次通过反向连接的第一辅助开关和第二辅助开关后连接到第二主开关和地之间，所述的变压器的二次绕组一端连接到第一阻塞二极管与第三阻塞二极管之间，另一端连接到第二主开关和地之间。

所述的第二阻塞二极管和第三阻塞二极管为快速恢复二极管，用以避免第一辅助开关和第二辅助开关接通时的反向恢复损耗。

所述的第一辅助开关和第二辅助开关均为低功率半导体器件。

当第一主开关和第一辅助开关均被关闭后，电源通过第一整流二极管传输到负载，施加在第一主开关上的电压等于第一直流环节电容器两端的电压V₀₁，当栅极信号被施加在第一辅助开关时，电源输入电流除流经第一整流二级管D1外，还继续流过谐振电感、变压器的一次绕组和第一辅助开关后返回到电源。

当电流流过变压器的一次绕组时，在变压器的二次绕组中产生感应电流，此时，变压器的一次绕组上施加的电压为V₀₁，使得变压器的一次绕组上的反射电压等于nV₀₁，其中，n为变压器的变比，通过谐振电感的电流从0线性增加到最终值Ii的速率与流过第一整流二极管的电流从Ii降到0的速率相同，则第一二极管电流i_D1减小的速率为：

其中，L_s为谐振电感值，t为时间。