### 一种新型移相控制全桥零电流变换器的关键知识点
#### 1. 背景与意义
- **背景**：随着电力电子技术的发展，开关电源正朝着高频、高功率密度、高效率、模块化及低电磁干扰的方向发展。然而，传统硬开关变换器在这些方面面临着诸多挑战，如电磁干扰严重、功率管开关损耗大，从而限制了开关频率的进一步提升。
- **意义**：为了解决这些问题，提出了软开关技术，其中最常见的是零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZCS）。本文介绍的是一种新型电流型移相控制ZCS-PWM型DC/DC全桥变换器，适用于高压大功率应用场合。
#### 2. 软开关技术选择
- **软开关技术**：软开关技术通过在开关过程中实现零电压或零电流状态来降低开关损耗。对于多子器件如功率场效应管，更适合采用ZVS以减少容性导通损耗；而对于少子器件如IGBT，因拖尾电流问题，则更适合采用ZCS。
- **ZCS适用场景**：在高压大功率应用中，IGBT展现出了较好的特性，因此选择ZCS作为软开关技术，尤其适合于本研究中的新型变换器。
#### 3. 变换器结构特点
- **辅助电路设计**：在传统的双极性控制基础上引入了更为灵活的移相控制技术，并在变压器初级串联了一个由电容和两个辅助开关构成的辅助电路。这一设计有助于实现软开关，克服了传统变换器中存在的电流占空比丢失等问题。
- **工作原理**：该变换器在一个周期内共有12个开关模态，通过输入电感\(L_{in}\)、谐振电感\(L_{lk}\)（即变压器的漏感）、谐振电容\(C_r\)和两个辅助开关管\(VS_{a1}\)、\(VS_{a2}\)组成的谐振网络来帮助实现软开关。每个开关管还串联有二极管，确保单向导通。
- **辅助电路能量积累**：辅助电路中电容与变压器漏感之间的谐振能量与输入电流成比例，这使得零开关可以在任意输入和负载条件下实现。
#### 4. 工作模式分析
- **基本假设**：
- 所有电感、电容和变压器均为理想器件。
- 输入电感\(L_{in}\)足够大，在一个开关周期中，输入电流\(I_{in}\)基本上可视为不变。
- 输出电容\(C_o\)足够大，在一个开关周期中，输出电压\(U_o\)基本上可视为不变。
- \(L_{in} \gg L_{lk}\)。
- 特征阻抗\(Z_p = \sqrt{\frac{L_{lk}}{C_r}}\)，谐振角频率\(\omega = \sqrt{\frac{1}{L_{lk}C_r}}\)。
- **开关模态**：该变换器在一个开关周期内经历了12个不同的开关模态，通过这些模态的变化实现了能量的传递和转换，最终实现了所有开关管的软开关操作。
#### 5. 实验验证
- **实验设置**：研究者进行了一台20kHz、1.2kW的原理样机验证实验。
- **实验结果**：实验结果显示，主开关管和辅助开关管均能够在全范围内实现软开关，有效地减少了开关损耗，验证了该新型变换器的有效性和优越性。
这种新型移相控制全桥零电流变换器通过引入特定的辅助电路设计，不仅有效降低了开关损耗，还在高压大功率应用中展现出良好的性能。这对于推动电力电子技术的发展具有重要意义。
