外文翻译零电压—零电流双向移向直流—直流变换器带扩展负载范围(一)

附录 外文翻译
零电压—零电流双向移向直流—直流变换器带扩展负载范围

 摘要：本文描述了基于受负载范围和输出电压的非线性控制限制的传统的双向移相直流—直流变换器。本概念的发展通过提供零电流开关（ZCS）和零电压开关（ZVS）用于扩大变换器的负载范围。另外，在大负载范围下对变换器输出电压特性的控制被改善的更为线性。
说明
 既然ZVS技术能够使开关模式的电能供应的开关损耗减少的最小，很多变频器，例如移相控制的DC—DC变换器[1-4]，提供ZVS在他们的活动开关为了提高变换器的全面表现。然而，有一个应用ZVS技术的约束，那就是最小负载电流仍能够维持ZVS变换，这个最小电流就是变频器最窄负载时的电流。然而双向移相变换器[3，4]有他固有的弱点，那就是移相特性受最小负载电流和非线性输出电压的限制。这里通过图1所示的方法重新设计，那就是在逆变桥左桥臂用ZCS，在逆变桥右桥臂有ZVS，这样就使变换器的负载范围扩大到轻载。这个电路和原先的变换电路是一样的，但控制方法不同。改进的变换器不仅通过同步整流保持双向的能量流通能力，而且对输出电压的控制提供了一个线性的相移。
 移相变换器的改进最近在很多出版物上提议，这包括在原边增加串联二极管和串联电容[7]和增加附加晶体管来完成零电压开关甚至在大的负载变化[8]。并联谐振移相变频器也被提议用零电流开关工作[9]。在图1所示的被改进的变频器的拓扑是由一个逆变桥（-）和一个整流桥（-），他们之间连有一个高频变压器。电容， -，代表功率器件的寄生电容和附加谐S振电容。是变压器的漏电感。 和是输入和输出电容，是负载电阻。
电路运行分析
这个改进的变频器有不同的控制阶段，如图2所示，是理想的电压，电
流和门极信号波形。1-4和1-4分别是提供给和的驱动信号，而且—的开关方式也在图中标记出。
 变频器在轻载情况下的电路分析。既然在正半周期和负半周期除了电压和电流信号反向之外都很相似，这里我们只分析电路的正半周期。电路的运行被划分成六个模型正如图3a-f所示。
模式1：（  >    > ）
 逆变桥所有的开关都关断，除了是开着的，并且变压器的原边电流
 i（t）是零。那么是在零电流下关断的。这个模式的运行时间仅仅是阻止和的直通问题。
模式2 ： 左臂零电流变换（> t > ）
 原边电流仍然保持为零，能够在零电流下开通。同时，和
在零电流下开通。输入电压被加到变压器原边，副边由电容维持在输出电压。这个模式叫做左臂零电流变换。
2.3   模式3 ：能量转换阶段（ >   > ）
    ，，和保持开通，原边电流由（t）描述。详细的计算将在下一阶段给出。
模式4 ：右桥臂零电压变换 （>  > ）
保持开通，但被关断 。存储在电感中的能量对充电，
放电。一旦的电压降到零，将导同。随后，将在零电压下开通。和在这个模式下是关断的。这个模式叫做右桥臂零电压变换。
模式 5 ：自由变换阶段 （>  > ）
和仍然开通，并且变压器的原边电压是零。然而，存储在电感
中的能量通过和的二极管转移到整流桥，然后释放（下阶段），副边保持在输出电压。这个模式叫做自由变换阶段。
模式 6： （> ）
 和保持开通，但变压器原边电流是零，并且和身上的二极管反向偏置。因此和的网络和整流桥是隔离的。要是充分的大，输出电压能够接近一个定值。
 这个被改进的电路的控制方法和以前的相比仅仅是对－的门驱动信号不同。在现在的设计中，随着Q接通，M和M立即开通，但当Q关断时M和M被立即开路。Q接通时M和M被立即触发，Q开路时M和M被立即开路。在以前的电路中，M和M的触发方式同Q的是相同的，M和M的触发方式和Q的是相同的。M－M在驱动上的改变迫使副边不导通当变压器原边电流反向为负时并且停在零值，例如在t时刻，如图2所示。因此，Q和Q在如图2 t时刻的触发信号下将是零电流开通。然而，在以前的电路中，M－M在变压器原边电流为负时导通，Q和Q并不是在零电压下开通。
3  电路的数学分析
 这部分将处理直流特性的计算，变换器的零电流零电压的负载范围。利用计算结果，我们能够建立扩展负载范围和变换器的输出电压控制区域。下面为数学分析定义参数：
 D 相位移动
 K 自由转换阶段的时间比率
 变压器的扎数比 n =
 开关频率 f =
 开关角频率 =2f
 输出谐振频率 =
 特性阻抗 Z= n
 折算负载阻抗 Z=
 为了使计算简便我们做一些假设：（a） 输出电容C足够大能够维持输出电压V接近一常值。（b） 所有的电感的内部电阻和电容成分是忽略不计的，还有（c）没有功率损失。
3.1  支流特性
     变换器输出电压的引出是基于输入的能量和输出的能量相等的假设。仅仅在能量转换阶段向转换器输入能量，这段期间用于计算输入的能量，电压转换率是完全的。
能量转换阶段 ：tt t （例如 D=t－t）
在这阶段，能量从电池转移到负载，着阶段的等效电路由图4给出。
 i（t）=在能量转移阶段变压器的原边电流。
 i（t）=在惯性阶段变压器的原边电流。
  = 变压器原边折算到原边的电流。
  = 输出电容的折算到原边的电流。
 ×=变换器输出电压折算到原边的值。
=负载电阻折算到变压器原边的值。
=输出滤波电容折算到原边的值。
电路方程如下
 =           　　　　　　　　　（1）
              　　　　　　　　 （2）
 ；           　　　　　　　   （3）
 ]                         （4）
联立（1）—（4），原边电流是
 -   （5）
因此，能够通过（5）式的拉普拉斯变换得到
 
       +（）    （6）
此处
假设：
4，
2
2
那么，（6）可以简化为下式

在这种情况下

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