基于三半桥拓扑的双向DC/DC变换器软开关条件研究
1 引言
双向DC/DC变换器是指在保持变换器两端的直流电压极性不变的情况下，能够根据需要调节能量传递方向，实现电能双向流动的直流变换器[1]。多端口双向DC/DC变换器使多个电源互连，实现了多级电源之间多个方向的能量传输。三半桥双向DC/DC变换器是一种新型的三端口变换器，它通过磁耦合将不同的电源结合在一起，通过移相控制实现同时或单独向负载供电。该变换器拓扑所具有低压/高电流的输入特电感厂家性；双向功率流动；开关管数量少，结构简单等优势。三半桥双向DC/DC变换器在正向模式下的工作原理和换流过程与单输入ZVS双半桥DC/绕行电感DC变换器是相似的，但是其软开关的条件以及影响软开关的因素都和单输入ZVS双半桥DC/DC变换器不同。因此，研究三半桥双向DC/DC变换器的软开关的实现条件是十分有意义的。
2 三半桥变换器的工作原理
隔离型三半桥DC/DC变换器的主电路包含两个输入级组合式升压半桥电路，一个三绕组的高频变压器，以及一个输出级电压型半桥电路。将变压器用其等效模型[2，3]替换，其主电路以原边为参考的等效电路如图1所示。
图1三半桥DC/DC变换器以原边为参考的等效电路
在正向（Boost）模式下，一个完整的开关周期根据状态的不同可以划分成t0～t19共19个工作区间。这里假设t1时刻之前的稳态对应于开关管S1导通，开关管S5和S3的反并联二极管D5, D3因正向偏置而导通。具体模态如下。
⑴ 模态1（t0～t1）
在t1时刻之差模电感器前，电路达到稳态，S1, D5和D3导通，Vcr2=V1+V2电感Ldcl、Ldc2均在释放能量，两个输入端的电感电流均在线性下降。此阶段电容C1经S1放电，C2充电，电容C5经二极管D5充电，C6放电，原边所提供的功率除传递给负载外，同时给电容C3充电。
⑵ 模态2(t1～t2)
t1时刻S1关断，Cr1、Cr2与Tr谐振，Cr1充电，Cr2放电，Vcr2从Vcr2=V1+V2开始降低，Vr12＝Vcr2－V2也因此降低，电容Cr1、Cr2的电压变化率为
Vcr2=（V1+V2）－Vr1， 时刻Vcr2由0开始变负时，D2开始因正偏而导通。原边电流ir56在正向电压作用下线性增加，并且由负变正。
⑶ 模态3 (t2～t3)
t2时刻D2导通，将S2的端电压箝位在0，此模态下任一时刻内给S2加驱动信号，即可实现S2的零电压(ZVS)开通。原边电流ir12线性降低，ir56继续增加直至t3时刻
。
⑷ 模态4(t3～t4)
t3时刻，当原边电流ir56大于输入电感电流idc2时，开关管S5导通，原边电流ir56继续增加，ir12则继续降低，直到t4时刻ir12=idcl 。
⑸ 模态5(t4～t5)
t4时刻，当原边电流ir12小于输入电感电流idcl时，开关管S2导通。在这一阶段，ir12继续下降至反向变负。
⑹ 模态6(t5～t6)
t5时刻S模压电感5关断，Cr5、Cr6与变压器Tr漏感谐振。Cr5充电，其电压不断升高，Cr6放电，其电压不断降低。电压变化率主要与t5时刻原边电流值ir56(t5)有关。t6时刻Ｖcr6由0开始变负时，D6开始因正偏而导通。原边电流ir12继续下降，ir56在负电压作用下开始降低，副边电流ir34= ir12+ir56也因此而线性下降。
⑺ 模态7(t6~t7)
t6时刻D6导通，将S6的端电压箝位在0。此模态下任一时刻内给S6加驱动信号，即可实现S6的零电压(ZVS)开通。副边电流ir34继续降低。
⑻ 模态8(t7～t8)
t7时刻，副边电流ir34反向为负，电流由D3换流到S3中，D3阻断，S3导通。原边电流ir56继续降低，直到t8时刻ir56= idc2。
⑼ 模态9（t8～t9）
t8时刻，当原边电流ir56小于输入电感电流idc2时，开关管S6导通。
⑽ 模态10(t9～t10)
t9时刻S3关断，Cr3、Cr4与变压器Tr漏感谐振，Cr3充电，Cr4放电，充放电电压变化率与t9时刻的副边电流值ir34(t9)有关。t10时刻Ｖcr4由0开始变负时，D4因正偏而导通。原边电流ir56持续降低，并开始反向变负。
⑾ 模态11（t10～t11）
t10时刻D4导通，将S4的端电压箝位在0。此模态下任一时刻内给S4加驱动信号，即可实现S4的零电压(ZVS)开通。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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