改进型零电压转换PWM软开关功率变换器的实现机理分析

寇宝泉 张海林 张 赫 张 鲁 金银锡

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院 哈尔滨 150001）

改进型零电压转换PWM软开关功率变换器的实现机理分析

寇宝泉 张海林 张 赫 张 鲁 金银锡

（哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院 哈尔滨 150001）

为改进传统谐振缓冲功率变换器（RSI）应用于高精度场合纹波较大的问题，提出一种改进型零电压转换（ZVT）脉宽调制（PWM）软开关功率变换器。通过LC环节减小输出电流纹波，并采用负载分段实现软开关的方式。轻载下利用交变的滤波电感电流实现主开关器件的零电压开通，重载下通过合理的导通谐振回路实现软开关，同时辅助开关器件实现零电流开关。该拓扑可采用PWM控制，具有效率高、纹波噪声小和开关频率固定的优点。通过分析电路的实现机理，对各工作时区进行解析计算，并给出实现软开关的条件。最后通过实验，在200kHz的开关频率下，验证了电路的有效性。相比于硬开关，效率得到了很大的提升，而相比于RSI在效率上虽有降低，但输出噪声却大幅减小。

零电压转换 脉宽调制 软开关 零电压开关 零电流开关

0 引言

在运动控制系统中，功率变换器实现对电流指令放大，以驱动电机运动的功能。超精密系统如光刻机，为实现工件台的nm级定位精度和ms级稳定时间的指标[1]，要求功率变换器的输出电流精度高、响应快，从而必须提高半导体器件的开关频率。然而随着开关频率的提高，开关损耗急剧增大，使普通的硬开关功率变换器很难长期可靠的运行。……