组合式双管正激直流变压器研究

    随着大功率电力电子元器件的发展，通过电力电子变换技术实现电压变换和能量传递的新型变压器——直流变压器得到了越来越多的关注。直流变压器在接近l00％的占空比下工作，输出省去了滤波电感，结构简单；采用开环控制，易于实现软开关，提高功率密度。有些学者将其应用在频率、电压相同或不同的两个或多个交流系统之间，实现隔离和能量传输[1]-[4]。也有学者将其应用在需要隔离而不需要调压的直流应用场合[5]-[8]，以提高多级结构的电压调整模块供电系统的效率和功率密度。
    本文提出了一种组合式双管正激直流变压器。该电路利用箝位二极管将开关管的电压应力箝位在输入电压，并利用变压器原边串联电感（包括变压器漏感）和开关管的结电容谐振实现了开关管的零电压开关（ZVS）。同时，利用输出滤波电容的箝位作用，限制了副边整流二极管的电压尖峰。文中详细分析了变压器的工作原理，并讨论了变压器的输出特性、零电压开通条件。最后在原理样机上进行实验验证。
    2 电路拓扑与工作原理组合式双管正激直流变压器主电路拓扑如图1所示，包括输入电源Uin、功率开关管（S1、S2、S3、S4）、两个原边箝位二极管D1和D2、串联电感Lr1和Lr2（包括变压器漏感）、功率变压器T（Np1、Np2、Ns1、Ns2组成）、副边整流电路（D3和D4）和输出滤波电容（Cout）组成。其电路结构有如下特点：(1)由两路双管正激变换器原边并联而成，并且两路双管正激变换器在原边共用两个箝位二极管D1和D2；(2)变压器T采用磁集成技术，由Np1、Np2、Ns1、Ns2组成；(3)输出不含滤波电感