赵君力

北京机电工程研究所，北京 100083

近年来，隔离型三端口变换器在新能源发电、混合动力汽车、燃料电池汽车以及储能系统应用等需要同时连接和控制多个电源或者负载的场合中受到越来越广泛的关注，是电力电子技术研究领域研究和应用的热点问题[1−4]。隔离型三端口变换器通过三绕组高频变压器进行能量的传递，具有电气隔离、能够自由匹配电压等级等诸多优点。通过合理的设计变压器匝数比，隔离型三端口变换器可以实现在不同电压等级之间的电能传输，并且可以实现各个端口全桥变换器的软开关运行[5−7]。这对于提高功率变换器效率、降低损耗、提高功率密度是非常有益的。然而当端口电压或者负载功率在比较宽的范围变化时，会出现1 个或者2 个端口不能实现软开关的情况，导致开关损耗增加[8−10]。因此在三端口变换器设计阶段，通过理论分析可以准确地确定出在端口电压和负载功率变化情况下的三端口变换器软开关范围，这是一件非常有意义的工作，有助于整个变换器系统效率和功率密度设计的优化。本文通过分析隔离三端口变换器各端口与全桥变换器连接的变压器绕组中的电流波形和全桥变换器桥臂中点电压波形之间的关系，通过理论计算得出全桥变换器各开关管实现软开关运行的条件，进而利用MATLAB 软件形象地绘制在特定电气参数条件下实现功率器件软开关的范围，并通过仿真和实际硬件电路实验进行验证。……