电力电子技术（高级篇） 第四章——多谐振变换器

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一、准谐振变换器的缺陷

1、ZCS准谐振变换器的缺陷举例

（1）下图所示的是一种理想ZCS准谐振变换器的电路拓扑及波形。

（2）下图所示的是一种实际ZCS准谐振变换器的电路拓扑及波形。

        不难发现实际电路中有不少寄生参数，二极管D的寄生电容和输出侧的滤波电容并联，开关管S的寄生电感和谐振电感串联，这两对等效元件都可以在设计阶段等效合并，但开关管S的寄生电容无法与其它元件合并，它会在开关管S关断时产生不必要的谐振现象，从而引起两端电压振荡，其振荡可能会作为严重的噪声，干扰其它相邻电路模块的正常工作

2、ZVS准谐振变换器的缺陷举例

（1）下图所示的是一种理想ZVS准谐振变换器的电路拓扑及波形。

（2）下图所示的是一种实际ZVS准谐振变换器的电路拓扑及波形。

        不难发现实际电路中有不少寄生参数，开关管S的寄生电容和与之并联的谐振电容合并，开关管S的寄生电感和谐振电感串联，这两个都可以在设计阶段等效合并，但二极管D的寄生电容无法与其它元件合并，它会在开关管S开通时产生不必要的谐振现象，从而引起两端电压振荡，进而严重影响电压增益

二、多谐振变换器介绍

1、从准谐振变换器到多谐振变换器

        从准谐振变换器的缺陷分析不难看出，参量非预期振荡的根本原因是只针对某一个开关器件设计了谐振开关网络，既然如此，那就设法给所有开关元件都设计谐振网络，如下图所示，基于改进后的电路拓扑进行参数设计即可

2、ZCS多谐振变换器

        下图所示的是一种实际ZCS多谐振变换器的电路拓扑及波形，它在实际中的应用并不广泛，且对非预期振荡的改善效果不理想，再者ZCS准谐振变换器的非预期振荡对电路本身功能影响不大，因此不进行详细介绍

3、ZVS多谐振变换器

（1）下图所示的是一种实际ZVS多谐振变换器的电路拓扑及波形。

（2）模态分析：

①模态1：

        二极管D导通，此时控制晶体管S导通，输入电压基本可视为完全加于谐振电感两端，对其进行线性充电，因此该模态下电感电流是线性增加的，由于输出侧电流几乎恒定不变，根据基尔霍夫电流定律，二极管的正向电流相应地线性减小

②模态2：

        当上一模态的二极管电流降为0后，二极管D关断（二极管D导通时谐振电容被短路），此时继续控制晶体管S导通，那么谐振电容与谐振电感将产生谐振现象

③模态3：

        在谐振电感电流方向为正向时控制晶体管S关断，其体二极管无法导通该方向的电流，那么该支路的电流只能从结电容流过，此时二极管D继续保持关断（二极管D导通时谐振电容被短路），那么结电容、谐振电容与谐振电感将共同产生谐振现象

④模态4：

        当上一模态的二极管两端电压过零后，二极管D的状态从反偏回到正偏，将重新导通，谐振电容被短路，那么结电容与谐振电感将产生谐振现象

（3）ZVS多谐振变换器家族一览：