复合有源箝位ZVS三相Boost型PFC变换器的设计及应用

图8-15所示的三相六开关Boost型PFC变换器是三相PFC变换器的主要拓扑之一，该变换器工作在电流连续模式下，因此输入电感电流和开关电流应力比较小，开关器件的电压应力小，变换器效率比较高。三相六开关Boost型PFC变换器具有输入电流波形质量好、输出电压稳定的优点。

在三相六开关Boost型PFC变换器中，在一个开关周期内，每相桥臂上的两个开关管之间有两次换流过程，以a相桥臂为例进行分析，如图8-16所示，C₁和C₄分别是开关管V₁和V₄的并联电容。在一个开关周期中，开关管V₁和V₄轮流导通，一个开关周期中，存在着V₄向V₁换流和V₁向V₄换流的两次换流过程。

图8-15 三相六开关Boost型PFC变换器

V₄向V₁的换流过程如图8-16所示。V₄从导通状态关断，流过V₄的电流i_La从V₄转移到C₄和C₁支路中，给C₄充电，同时C₁被放电，由于C₁和C₄的存在，V₄是零电压关断的，因为输入电感电流i_La在一个开关周期内近似不变，可以看作为一个恒流源，因此C₄的电压线性上升，C₁的电压线性下降。当C₁的电压下降到零时，V₁的反并联二极管开始导通，此时给V₁加开通驱动信号，则V₁是在零电压条件下开通的。因此，当桥臂开关管并联电容足够大时，从V₄向V₁的换流过程是自然的软开关过程。

图8-16 a相桥臂换流示意图（V₄向V₁换流）

V₁向V₄换流的过程如图8-17所示。当需要关断V₁时，由于这时电感电流i_La流过V₁的反并联二极管，因此虽然给V₁加上关断驱动信号，V₁并未关断。在经过短暂的死区时间后，V₄的开通驱动信号加上，这时V₄两端的电压等于输出电压，V₄在硬开关条件下开通。在V₄开通后，V₁的反并联二极管开始关断，这时会有严重的二极管反向恢复电流，引起比较大的反向恢复损耗，这个损耗也是六开关Boost型PFC变换器中最主要的损耗。(www.xing528.com)

图8-17 a相桥臂换流示意图（V₁向V₄换流）

综上所述，在一个开关周期内，在三相六开关Boost型PFC变换器的每相桥臂的两次换流中，有一次是软开关的，而另一次是硬开关的，且存在二极管反向恢复电流，输入电感的电流方向决定了是上管还是下管为硬开关。

变换器中开关管的硬开关和二极管的反向恢复电流带来了许多问题，包括危及开关管的安全工作、限制变换器开关频率的提高、产生较大的电磁干扰等。近年来出现了许多新颖的软开关拓扑，通过加入辅助电路，为主开关管和辅助开关管创造零电压或者零电流开关条件，同时抑制二极管的反向恢复。本书第7章中已经详细论述了谐振直流环节和谐振极软开关的各种拓扑，分析了它们的优缺点。本节着重分析复合有源箝位ZVS三相Boost型PFC变换器，如图8-18所示。

图8-18 复合有源箝位ZVS三相Boost型PFC变换器