1．本课题的研究背景及意义

近二十年来电力电子技术得到了飞速的发展，已经广泛应用到电力，冶金，化工，煤炭，通讯，家电等领域。电力电子装置多数通过整流器与电力网接口，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性网络^【1】，这在电网中产生了大量的电流谐波和无功污染了电网。如今电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一^【2】，消除谐波污染、实现绿色电源势在必行，这就要求提高开关电源的使用效率。与此同时，当今世界能耗问题亟待解决，新能源技术得到越来越多的重视。而这些新能源的电压的输出问题也随之而来。因为这些新能源的输出电压大多在很宽的范围内变化。在这种情况下一个具有较宽的调节范围，具有高效率，高功率密度，高可靠性且更加节能环保的变换器则显得尤为重要。

在此形式要求下，双管正激变换器则成为一个理想的选择。双管正激变换器具有内在抗桥臂直通的优点，能使开关管上的电压自动钳位在输入电源。对于传统的单端正激变换器，开关电压一般为输入电压的2~3倍^【3】。而双管正激变换器克服了正激变换器中开关电压应力高的缺点，而且不需要采用特殊的复位电路就可以保证变压器的可靠磁复位。更重要的是，相对于全桥变换器或半桥变换器每个桥臂都由一对二极管或一对开关管组成，双管正激变换器的每一个桥臂都是由一个二极管与一个开关管串联组成，因此从结构上说它不存在桥臂直通的问题^【4】，因此其可靠性更高，这是双管正激变换器的一个最显著的特点。双管正激变换器可应用于中等功率场合，较高电压输入（例如Vi=800V或1000V）、较大功率输出场合（例如10KW）。每个开关管承受的最大电压为Vi。和单管正激变换器相比，开关管承受的电压应力降低一半。由于其可靠性高，电路设计简单，因而成为目前在工业中应用最普遍的变换器结构之一，特别适合于输出电压较低的应用场合，比如通信系统中的一次电源 ，弧焊电源，以及计算机电源。

2．发展趋势

随着电力电子技术的不断发展,各类电源系统的设计向着高可靠性、高频化、小型化的趋势发展。实现开关电源的轻、薄、小是未来发展的趋势，对开关电源进行高效率、高功率密度、高可靠性的研究是电力电子技术的重要课题方向之一。双管正激变换器也向着更小的开关损耗，更高的运行可靠性，以及高频化和小型化的方向发展。

但传统的双管正激变换器也有一些缺点：1.与正激变换器相比，器件数量增加，提高了成本。2.由于隔离变压器磁芯复位的需要，占空比必须小于50%^【3】从而造成占空比利用率不高，变压器副边电压高，副边高频整流二极管的电压应力大。3.开关为硬开关，器件损耗较大。

因此一些能克服占空比小副边二极管应力高，输出电流脉动大等缺点的拓扑结构正在受到关注^【5】。双管正激的软开关电路也成为研究的热点^【6】。

3．国内外研究现状

传统的双管正激变换器虽然有抗桥臂直通的优点，也能克服正激变换器中电压应力过高。但它也有相应的缺点。占空比小于50%使得副边电压高应力，变压器利用率不高。并且传统的双管正激变换器是硬开关，器件损耗比较大。为了克服双管正激变换器的这些缺点，人们做了大量的研究。提出了以下几种解决方案。

1.交错并联式双管正激软开关变换器^【7】：与传统正激变换器比较,交错并联结构的双管正激变换器,两个并联单元工作在互补状态,所用功率器件数量与全桥电路相同,能有效克服全桥变换器中变压器偏磁、桥臂直通等缺陷。其主要技术特点在于^【8-12】:①输出电压脉动频率是实际功率管开关频率的两倍 ,减小了输入和输出滤波器体积重量;②分散了功率器件的功率损耗，从而降低了功率开关器件电应力和热应力,提高了系统的功率密度和效率,尤其适合于大电流输出场合;③副边整流侧电压的等效占空比增加一倍,输出电流的动态响应快;④在输出电流一定的情况下 ,整流侧峰值电压减小一半,续流时间短,容易实现变换器的电流连续模式工作。

2新型交错并联双管正激软开关变换器^【13】：交错并联双管正激零电压零电流软开关脉宽调制(pulse width modulation,PWM)DC-DC变换器。与传统的交错并联双管正激PWMDC-DC变换器相比,它不含有辅助谐振电路。利用带有抽头的输出平滑电感、缓冲电容及变压器寄生电感,可实现开关管的软开关。该变换器可有效地抑制开关管的电压、电流尖峰,降低回路中的环流损耗,没有变压器饱和效应。

3 耦合电感并-串型双管正激组合变换器^【14】：为了克服双管正激变换器电压增益低、不适合应用于高输出电压场合的弱点,提出了一种耦合电感并-串型双管正激组合变换器。该组合变换器根据耦合电感的耦合系数不同,有 3 种工作方式;其中耦合系数为 1 的工作方式,电压增益最大、为双管正激变换器的 4 倍,从而使组合变换器副边续流二极管电压应力为双管正激变换器的 1/4 倍,改善了续流二极管反向恢复问题。因而,该组合变换器适合应用于高输出电压场合,并且副边续流二极管可以采用低压快恢复二极管,提高了可靠性。

4 基于单周期控制的双管正激变换器^【15】：针对传统的双管正激变换器在实际应用中存在动态特性弱的缺点,提出了基于单周期控制的双管正激变换器。利用单周期控制技术可以使开关变量在一个开关周期中精确地跟随给定值这个特性,将单周期控制技术运用到双管正激变换器中,就系统在实际运行中较易出现的电压、负载及给定等参数变化的几种状况分别进行研究,研究结果验证了基于单周期控制的双管正激变换器具有良好的动、静态特性及较强的抗干扰能力。

四．参考文献

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