基于反激变换器的三电平逆变器的分析与设计(5)
第二章是反激三电平直直变换器的设计与仿真分析。首先介绍了反激变换器的运行原理，其次提出反激三电平DC-DC变换器的拓扑结构，接着讲述其工作原理。
第三章是提出反激三电平逆变器的拓扑结构，并且详细讲述其工作原理；
第四章是对反激三电平逆变器的控制电路、功率电路进行参数设计；
第五章是对反激三电平直直变换器和反激三电平逆变器进行仿真分析。
2 反激三电平直直变换器的原理分析
反激变换器是输出与输入隔离的最简单的变换器。输出滤波仅需要一个滤波电容，
不需要体积、重量较大的电感，较低的成本，尤其在高压输出时，避免高压电感和高压续流二极管。功率晶体管零电流开通，开通损耗小，并且二极管零电流关断，可以不考虑反向恢复问题。三电平变换器具有开关电压应力低，输出电压谐波小等优点。综上考虑反激变换器和三电平变换器的优势，本章以反激变换器的工作原理为基础，提出反激三电平变换器，并对其原理进行具体的分析。
2.1 反激DC-DC变换器的原理
由文献[8-10]可知反激直流变换器就是电隔离的Buck/Boost变换器，它是最简单的隔离型直流变换器，其电路结构如图2-1，由电感变压器T，功率开关管V，二极管D和滤波电容Cf构成。
工作中，当功率开关管V导通，电源向电感Lp储能，二极管D截止，由输出电容向负载供电；当V截止时，二极管D导通，变压器储能经Ls向负载放电和向电容充电，实现能量的双向流动。
反激变换器中的变压器起着电感和变压器的双重作用。反激式变压器的优点是电路简单，能提供多路直流输出，转换效率高，损失小，变压器匝数比值小，输入电压范围大等。
图2-1 反激变换器
2.2 反激DC-DC变换器的工作模式
根据变压器磁通的连续性文献[11]将反激变换器分成电流连续模式(CCM)、电流临界连续模式和电流断续模式(DCM)三种工作模式，具体工作情况见图2-2；
图2-2(a) CCM下的反激变换器的波形
图2-2(b) 临界连续模式下的的反激变换器的波形
图2-2(c) DCM下的反激变换器的波形
根据反激变换器的运行特点，绘制出反激变换器在三种模式下的外特性见图2-3，虚线为临界连续模式的外特性；左边的曲线为DCM模式外特性，此时变换器存在很高的非线形内阻，具有类似于电流源的特性；右边的曲线为CCM模式外特性，此时输出电压与输出电流的大小无关，具有类似于电压源的特性。
图2-3 反激变换器的外特性
2.3 反激三电平DC-DC变换器原理
本章主要根据单端反激变换器推导出反激式三电平DC/DC变换器拓扑，并对变换器的基本原理，开关管的控制，以及在什么情况下变换器能够正常工作进行阐述。
2.2.1 反激三电平DC-DC变换器的拓扑结构
两电平变换器转化为三电平变换器主要有箝位式和级联式两种方式，基于反激变换器的基本工作原理，反激三电平变换器可以通过两个单端反激变换器的级联得到，如图2-1为单端反激变换器，在传统的单端反激式两电平DC/DC变换器的电路拓扑结构的基础上，用两个开关S1和S2代替原来的一个开关管S，并且在输入端添加两个分压电容C1，C2，均分输入电压，从而得到两个电压为Ui/2的电压源，与箝位二极管D一起来降低两只开关管的电压应力，从而得到单端反激式三电平DC/DC变换器的基本电路拓扑，见图2-4：
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