三电平直流变换器及其软开关技术PDF电子书下载

第1章　概述 1

1.1　三电平逆变器的发展概况 1

1.1.1 二极管箝位型三电平逆变器 1

1.1.2 飞跨电容箝位型三电平逆变器 2

1.1.3 级联型多电平逆变器 4

1.1.4 混合箝位型三电平逆变器 4

1.2　三电平直流变换器的发展概况 5

1.2.1 非隔离型TL变换器 5

1.2.2 隔离型TL变换器 6

1.2.3 半桥TL变换器 8

1.3　三电平直流变换器的应用 19

1.3.1 通信电源 19

1.3.2 功率因数校正变换器 20

1.3.3 高电压应用场合 21

1.3.4 低压大电流应用场合 21

本章小结 21

2.2　三电平开关单元 23

2.1　半桥TL变换器的推导 23

第2章 三电平直流变换器的推导和简化 23

2.3　TL变换器的推导 25

2.3.1　TL变换器的推导过程 25

2.3.2 一族TL变换器 26

2.4　TL变换器的改进和简化 27

2.4.1 非隔离TL变换器的改进 27

2.4.2 正激TL变换器的简化 31

2.5　复合式全桥TL变换器 32

本章小结 33

2.6　三电平波形存在的可能性 33

第3章 非隔离三电平直流变换器 35

3.1　Buck三电平变换器 35

3.1.1 电路拓扑和控制方法 35

3.1.2 电感电流连续时Buck TL变换器的工作原理和基本关系 35

3.1.3 电感电流断续时Buck TL变换器的工作原理和基本关系 38

3.1.4　Buck TL变换器的外特性 39

3.1.5　Buck TL变换器的优点 41

3.2.1 电路拓扑和控制方法 42

3.2　Boost三电平变换器 42

3.2.2 电感电流连续时Boost TL变换器的工作原理和基本关系 43

3.2.3 电感电流断续时Boost TL变换器的工作原理和基本关系 44

3.2.4　Boost TL变换器的控制特性 46

3.2.5　Boost TL变换器的优点 47

3.3　Buck-Boost三电平变换器 49

3.3.1 电路拓扑和控制方法 49

3.3.2 电感电流连续时Buck-Boost TL变换器的工作原理和基本关系 49

3.3.3 电感电流断续时Buck-Boost TL变换器的工作原理和基本关系 51

3.3.4　Buck-Boost TL变换器的控制特性 52

3.3.5　Buck-Boost TL变换器的优点 54

3.4　Cuk三电平变换器 55

3.4.1 电路拓扑和控制方法 55

3.4.2 电流连续时Cuk TL变换器的工作原理和基本关系 56

3.4.3 电流断续时Cuk TL变换器的工作原理和基本关系 59

3.4.4 Cuk TL变换器的外特性 61

3.4.5 Cuk TL变换器的优点 62

3.5.2 电流连续时Sepic TL变换器的工作原理和基本关系 63

3.5.1 电路拓扑和控制方法 63

3.5　Sepic三电平变换器 63

3.5.3　Sepic TL变换器的特点 66

3.6　Zeta三电平变换器 67

3.6.1 电路拓扑和控制方法 67

3.6.2 电流连续时Zeta TL变换器的工作原理和基本关系 67

3.6.3 Zeta TL变换器的特点 70

本章小结 71

4.2　隔直电容的提出 73

4.1 引言 73

第4章　输入输出共地的三电平变换器 73

4.3　非隔离TL变换器的改进 75

4.3.1　Buck TL变换器的改进 75

4.3.2　Boost TL变换器的改进 75

4.3.3 Buck-Boost TL变换器的改进 76

4.3.4 Cuk TL变换器的改进 77

4.3.5 Sepic TL变换器的改进 77

4.4.1 工作原理 78

4.3.6 Zeta TL变换器的改进 78

4.4 输入输出共地的Buck TL变换器 78

4.4.2 输入输出关系 79

4.4.3 特点 80

本章小结 80

第5章 非隔离三电平变换器中分压电容的均压策略 81

5.1 引言 81

5.2 分压电容不均压的原因 81

5.3 分压电容均压的方法 84

5.3.1 Buck TL变换器 84

5.3.2 其他非隔离TL变换器 85

5.4 输入输出共地的非隔离TL变换器的飞跨电容电压控制 86

5.5 实验验证 87

本章小结 88

第6章 零电压开关多谐振三电平变换器 89

6.1 引言 89

6.2 一族ZVS-MR-TLCs的推导 90

6.3 ZVS-MR-TLCs的工作原理 91

6.4 Buck ZVS-MR-TLC的特性 95

6.5 Buck ZVS-MR-TLC与Buck ZVS-MRC的比较 97

6.5.1 电压传输比和开关管电压应力 97

6.5.2 输出滤波器 99

6.6 PFM交错控制电路的实现 100

6.7 飞跨电容电压控制策略 102

6.8 Buck ZVS-MR-TLC的设计和实验结果 105

本章小结 107

第7章 软开关PWM半桥TL变换器 109

7.1 引言 109

7.2 PWM半桥TL变换器的控制策略 110

7.3 PWM控制方式的分类 113

7.4 超前管和滞后管的软开关实现 115

7.4.1 超前管的软开关实现 115

7.4.2 滞后管的软开关实现 115

7.5 ZVS PWM半桥TL变换器的控制方式 116

7.5.1 滞后管的控制方式 116

7.4.3 软开关PWM半桥TL变换器的分类 116

7.5.2 超前管的控制方式 118

7.5.3 ZVS PWM半桥TL变换器的控制方式 118

7.6 ZVZCS PWM半桥TL变换器及其控制方式 118

7.6.1 电流复位方式 118

7.6.2 超前管的控制方式 118

7.6.4 ZVZCS PWM半桥TL变换器的控制方式 120

7.6.5 反向通路的阻断 120

7.6.3 滞后管的控制方式 120

本章小结 122

第8章 零电压开关PWM半桥三电平变换器 123

8.1 引言 123

8.2 工作原理 123

8.3 ZVS PWM半桥TL变换器的特点 127

8.3.1 实现ZVS的条件 127

8.3.2 超前管实现ZVS 127

8.3.3 滞后管实现ZVS 127

8.4.1 变压器匝比的选择 128

8.3.4 占空比丢失 128

8.4 设计实例 128

8.4.2 谐振电感量的选择 129

8.4.3 开关管实现ZVS的负载范围 129

8.5 实验结果与分析 129

本章小结 131

第9章 零电压零电流开关PWM半桥三电平变换器 133

9.1 引言 133

9.2 工作原理 133

9.3.1 阻断电容的峰值电压 137

9.3 参数设计 137

9.3.2 实现超前管ZVS的条件 138

9.3.3 最大有效占空比Deff-max 138

9.3.4 实现滞后管ZCS的条件 138

9.3.5 滞后管的电压应力 138

9.3.6 阻断电容的选择 138

9.4.3 核算变压器匝比和阻断电容选择是否合理 139

9.4.2 阻断电容的计算 139

9.4.1 变压器匝比的选择 139

9.4 设计实例 139

9.4.4 滞后管实现ZCS的负载范围 141

9.4.5 超前管实现ZVS的负载范围 141

9.5 实验结果与分析 141

本章小结 143

第10章 加箝位二极管的ZVS PWM半桥三电平变换器 145

10.1 引言 145

10.2 工作原理 145

10.3.2 滞后管ZVS的实现 151

10.3.3 副边占空比的丢失 151

10.3 实现ZVS和副边占空比丢失 151

10.3.1 超前管ZVS的实现 151

10.4 简化型加箝位二极管ZVS PWM半桥TL变换器 152

10.5 设计实例 152

10.6 实验结果与讨论 155

本章小结 157

11.2 工作原理 159

11.1 引言 159

第11章 改进型加箝位二极管的ZVS PWM半桥三电平变换器 159

11.3 Tr lead型和Tr lag型变换器的比较 165

11.3.1 ZVS的实现 165

11.3.2 箝位二极管的电流应力 166

11.3.3 零状态时的导通损耗 166

11.3.4 占空比丢失 166

11.4 简化的改进型ZVS PWM半桥TL变换器 166

11.5 隔直电容的影响 168

11.6 实验结果和分析 169

本章小结 172

第12章 倍流整流方式ZVS PWM半桥三电平变换器 173

12.1 引言 173

12.2 工作原理 173

12.3 超前管和滞后管实现ZVS 178

12.4 参数设计 179

12.4.1 变压器变比K的确定 179

12.4.2 滤波电感量 179

12.4.3 阻断电容的选择 181

12.5 实验结果 182

本章小结 185

第13章 零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器 187

13.1 引言 187

13.2 控制策略 187

13.3 ZVS H-FB TL变换器的工作原理 188

13.3.1 3L模式 189

13.3.2 2L模式 192

13.4 ZVS H-FB TL变换器的特点 194

13.4.1 开关管的电压应力 194

13.4.2 开关管实现ZVS的条件 194

13.4.3 占空比丢失 195

13.4.4 电压传输比 195

13.4.5 输出滤波电感 196

13.4.6 输出整流管耐压 197

13.5 设计实例 198

13.5.1 变压器匝比的选择 198

13.4.7 输入滤波器 198

13.5.2 谐振电感量的选择 199

13.5.3 开关管实现ZVS的负载范围 199

13.6 实验结果 200

本章小结 203

第14章 零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器 205

14.1 引言 205

14.2 工作原理 205

14.2.1 3L模式 206

14.2.2 2L模式 209

14.3 ZVZCS PWM H-FB TL变换器的特点 210

14.3.1 三电平桥臂的ZVS 210

14.3.2 两电平桥臂的ZCS 211

14.3.3 输出滤波电感 212

14.4 实验结果 213

14.5 其他几种ZVZCS H-FB TL变换器 217

本章小结 218

15.2 工作原理 219

第15章 加箝位二极管的零电压开关复合式全桥三电平变换器 219

15.1 引言 219

15.2.1 3L模式 220

15.2.2 2L模式 225

15.3 加箝位二极管ZVS PWM H-FB TL变换器的特点 227

15.4 谐振电感和变压器是否可以交换位置 227

15.5 实验结果 229

本章小结 232

16.2 工作原理 233

16.1 引言 233

第16章 倍流整流方式的零电压开关复合式全桥三电平直流变换器 233

16.2.1 3L模式 234

16.2.2 2L模式 237

16.3 开关管实现ZVS的情况 239

16.3.1 3L模式 239

16.3.2 2L模式 240

16.4 参数设计 241

16.4.1 变压器匝比K和Tzero的选择 241

16.4.2 输出滤波电感的选择 242

16.4.3 阻断电容的选择 243

16.5 纹波电流的比较 245

16.5.1 滤波电感电流纹波比较 245

16.5.2 输出电流纹波比较 245

16.6 实验结果 246

本章小结 250

第17章 复合式全桥三电平LLC谐振变换器 251

17.1 引言 251

17.2 工作原理 252

17.2.1 3L模式 253

17.2.2 2L模式 257

17.3 H-FB TL LLC变换器的特性 260

17.3.1 电压传输比 260

17.3.2 输出滤波器和输入电流纹波的比较 262

17.3.3 开关管实现ZVS的条件 263

17.4 参数设计 263

17.4.3 谐振电容Cr的计算 264

17.4.1 谐振网络特征频率的选取 264

17.4.2 变压器原副边匝比的选取 264

17.4.4 谐振电感Lr的计算 265

17.4.5 励磁电感Lm的计算 265

17.5 实验结果 265

本章小结 267

第18章　软开关全桥三电平直流变换器 269

18.1　引言 269

18.2　全桥TL变换器的最佳控制方式 269

18.2.1 基于A、B两点电压波形相同的控制方式 270

18.2.2　最佳控制方式 273

18.3　右桥臂中续流二极管和飞跨电容的作用 275

18.3.1　关断差异 275

18.3.2　开通差异 278

18.4　软开关全桥三电平变换器 278

本章小结 279

19.1　引言 281

第19章　零电压开关组合式三电平直流变换器 281

19.2　组合式三电平直流变换器的推导 282

19.3　工作原理 285

19.4　变换器的特点 287

19.4.1 开关管的电压应力与电流应力 287

19.4.2　实现ZVS的条件 287

19.4.3 占空比丢失 289

19.4.5 输出滤波电感和两个变压器的变比 290

19.4.4 输入输出电压关系 290

19.4.6 输出整流管电压应力 293

19.5　参数设计与实例 294

19.5.1 计算K1、K2、Lf、Leq和Lr 294

19.5.2 实现ZVS的负载范围 295

19.6　实验结果 296

本章小结 300

结束语 301

附录 CDR ZVS PWM半桥TL变换器工作在DCM时ILf-min-DCM、ILf-max-DCM和IG的推导 303

参考文献 307