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申请/专利权人：西安理工大学

摘要：本发明公开了一种基于图腾柱PFC的扩展ZVS范围并保留裕量的方法，通过控制辅助开关管额外导通解决了主开关无法通过自然谐振实现零电压开通的问题，针对变换器在数字化的实现过程中，CRM模式下传统变导通时间控制由于额外导通时间所对应的大量复杂数学运算严重影响算法执行效率的问题，通过线性拟合的思想对其进行简化，在变换器数字化的实现过程中降低了数字控制算法的实现难度，提高了算法的执行效率，提升了变换器的整体性能。本发明的方法中，采用合理的线性化近似方法在留有ZVS时间裕量的基础上得到了额外导通时间新的简易线性表达式，拓展了ZVS范围保证了实现ZVS的可靠性。

主权项：1.一种基于图腾柱PFC的扩展ZVS范围并保留裕量的方法，所采用的主电路拓扑为图腾柱无桥式PFC电路，其中高频桥臂的开关管S1、S2是以高频动作的GaN开关管，工频桥臂的开关管S3、S4是以电网频率动作的MOS管，交流输入电压vg的L端经由电感器L连接到高频桥臂中点，N端直接连接到工频桥臂中点，输出滤波电容C和负载R并联后跨接在桥臂两端，其特征在于，具体实现步骤如下：由于图腾柱PFC变换器在输入电压正负半周期内，开关管S1、S2对称运行具有相同的开关状态，以下步骤中以图腾柱PFC变换器在输入电压正半周期工作，开关管S2为主开关，开关管S1为同步整流管进行说明：步骤1、计算开关管S2两端漏源电压，判断开关管S2是否能够通过自然谐振实现ZVS开通；开关管S2两端漏源电压的计算过程如下：根据基尔霍夫电压定律和电流定律可以得到谐振阶段谐振电路的状态方程如下：定义基尔霍夫电压定律为：（1）定义电流定律为:（2）由以上两式推导得到开关管S2两端漏源电压的计算方程： （3）式（1）-（3）中，是输入电感电流，vDS1、vDS2分别为开关管S1、S2两端漏源电压，、分别为开关管S1、S2输出的结电容，为输出电压，为输入电压，t为电路实际运行过程所对应的时间，CDS1=CDS2=COSS，ω为谐振角频率： （4）式（4）中，L、COSS为电路参数，COSS为GaN开关管输出结电容，L为输入电感；步骤2、针对开关管S2无法通过自然谐振实现ZVS开通的情况，给予开关管S1额外导通一段时间实现开关管S2的ZVS开通，并计算理想状态下开关管S1的最小额外导通时间；步骤3、采用线性拟合思想简化最小额外导通时间计算方程，并计算线性方程的斜率；步骤4、通过计算实际运行过程中开关管S2的ZVS时间裕量，确定额外导通时间的计算方程；步骤5、采用线性拟合的思想简化额外导通时间计算方程，计算额外导通时间近似值；步骤6、给予开关管S1步骤5中计算得到的近似额外导通时间，实现拓展主开关管S2的ZVS范围并保留裕量，同理，在输入电压负半周期内，给予开关管S2步骤5中计算得到的近似额外导通时间，实现拓展主开关管S1的ZVS范围并保留裕量。

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