张宁云 程善美

(华中科技大学 控制科学与工程系，湖北 武汉 430074)

0 引言

全桥变换器拓扑是目前国内DC－DC变换器中最常用的电路拓扑之一，在中、大功率应用场合更是首选拓扑，而在很多应用场合对其性能都有较高的要求，包括效率、电磁干扰、功率密度和可靠性等。提高开关频率无疑是提高性能最为直接有效的手段。但开关频率增大意味着开关损耗的增大，为解决这一矛盾，软开关技术应运而生。

全桥变换器的软开关拓扑结构有很多种，大体都是在原有的拓扑上增加一些辅助的电路［1－3］，本文详细介绍了一种结构最为简单的零电压零电流全桥变换器的结构［4］，分析了其工作原理，并建立其小信号数学模型，同时给出了基于小信号数学模型设计的电压电流双闭环控制方案。

1 电路拓扑结构及工作模式分析

图1和图2分别是ZVZCS变换器的电路主拓扑结构及主要的电压、电流波形。其中G1、G3组成超前桥臂，在开通和关断时处于零电压的状态，G2、G4构成滞后桥臂，在开通和关断时处于零电流的状态。

按照时间段该变换器的工作过程分为6种工作模式，如图3所示。选定开关管G1的关断时刻为分析的起点，各工作模式分别简述如下。在分析中，假设:功率器件IGBT为理想开关;二极管为理想二极管;电容和电感均为理想器件;忽略电路中的损耗;变换器工作在滤波电感电流连续模式下(CCM)。图3中以带箭头的粗实线表示电路中的电流方向。

图3 ZVZCS移相全桥变换器工作模式分析