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第1章　概述1

1.1　三电平逆变器的发展概况1

1.1.1 二极管箝位型三电平逆变器1

1.1.2 飞跨电容箝位型三电平逆变器2

1.1.3 级联型多电平逆变器4

1.1.4 混合箝位型三电平逆变器4

1.2　三电平直流变换器的发展概况5

1.2.1 非隔离型TL变换器5

1.2.2 隔离型TL变换器6

1.2.3 半桥TL变换器8

1.3　三电平直流变换器的应用19

1.3.1 通信电源19

1.3.2 功率因数校正变换器20

1.3.3 高电压应用场合21

1.3.4 低压大电流应用场合21

本章小结21

2.2　三电平开关单元23

2.1　半桥TL变换器的推导23

第2章 三电平直流变换器的推导和简化23

2.3　TL变换器的推导25

2.3.1　TL变换器的推导过程25

2.3.2 一族TL变换器26

2.4　TL变换器的改进和简化27

2.4.1 非隔离TL变换器的改进27

2.4.2 正激TL变换器的简化31

2.5　复合式全桥TL变换器32

本章小结33

2.6　三电平波形存在的可能性33

第3章 非隔离三电平直流变换器35

3.1　Buck三电平变换器35

3.1.1 电路拓扑和控制方法35

3.1.2 电感电流连续时Buck TL变换器的工作原理和基本关系35

3.1.3 电感电流断续时Buck TL变换器的工作原理和基本关系38

3.1.4　Buck TL变换器的外特性39

3.1.5　Buck TL变换器的优点41

3.2.1 电路拓扑和控制方法42

3.2　Boost三电平变换器42

3.2.2 电感电流连续时Boost TL变换器的工作原理和基本关系43

3.2.3 电感电流断续时Boost TL变换器的工作原理和基本关系44

3.2.4　Boost TL变换器的控制特性46

3.2.5　Boost TL变换器的优点47

3.3　Buck-Boost三电平变换器49

3.3.1 电路拓扑和控制方法49

3.3.2 电感电流连续时Buck-Boost TL变换器的工作原理和基本关系49

3.3.3 电感电流断续时Buck-Boost TL变换器的工作原理和基本关系51

3.3.4　Buck-Boost TL变换器的控制特性52

3.3.5　Buck-Boost TL变换器的优点54

3.4　Cuk三电平变换器55

3.4.1 电路拓扑和控制方法55

3.4.2 电流连续时Cuk TL变换器的工作原理和基本关系56

3.4.3 电流断续时Cuk TL变换器的工作原理和基本关系59

3.4.4 Cuk TL变换器的外特性61

3.4.5 Cuk TL变换器的优点62

3.5.2 电流连续时Sepic TL变换器的工作原理和基本关系63

3.5.1 电路拓扑和控制方法63

3.5　Sepic三电平变换器63

3.5.3　Sepic TL变换器的特点66

3.6　Zeta三电平变换器67

3.6.1 电路拓扑和控制方法67

3.6.2 电流连续时Zeta TL变换器的工作原理和基本关系67

3.6.3 Zeta TL变换器的特点70

本章小结71

4.2　隔直电容的提出73

4.1 引言73

第4章　输入输出共地的三电平变换器73

4.3　非隔离TL变换器的改进75

4.3.1　Buck TL变换器的改进75

4.3.2　Boost TL变换器的改进75

4.3.3 Buck-Boost TL变换器的改进76

4.3.4 Cuk TL变换器的改进77

4.3.5 Sepic TL变换器的改进77

4.4.1 工作原理78

4.3.6 Zeta TL变换器的改进78

4.4 输入输出共地的Buck TL变换器78

4.4.2 输入输出关系79

4.4.3 特点80

本章小结80

第5章 非隔离三电平变换器中分压电容的均压策略81

5.1 引言81

5.2 分压电容不均压的原因81

5.3 分压电容均压的方法84

5.3.1 Buck TL变换器84

5.3.2 其他非隔离TL变换器85

5.4 输入输出共地的非隔离TL变换器的飞跨电容电压控制86

5.5 实验验证87

本章小结88

第6章 零电压开关多谐振三电平变换器89

6.1 引言89

6.2 一族ZVS-MR-TLCs的推导90

6.3 ZVS-MR-TLCs的工作原理91

6.4 Buck ZVS-MR-TLC的特性95

6.5 Buck ZVS-MR-TLC与Buck ZVS-MRC的比较97

6.5.1 电压传输比和开关管电压应力97

6.5.2 输出滤波器99

6.6 PFM交错控制电路的实现100

6.7 飞跨电容电压控制策略102

6.8 Buck ZVS-MR-TLC的设计和实验结果105

本章小结107

第7章 软开关PWM半桥TL变换器109

7.1 引言109

7.2 PWM半桥TL变换器的控制策略110

7.3 PWM控制方式的分类113

7.4 超前管和滞后管的软开关实现115

7.4.1 超前管的软开关实现115

7.4.2 滞后管的软开关实现115

7.5 ZVS PWM半桥TL变换器的控制方式116

7.5.1 滞后管的控制方式116

7.4.3 软开关PWM半桥TL变换器的分类116

7.5.2 超前管的控制方式118

7.5.3 ZVS PWM半桥TL变换器的控制方式118

7.6 ZVZCS PWM半桥TL变换器及其控制方式118

7.6.1 电流复位方式118

7.6.2 超前管的控制方式118

7.6.4 ZVZCS PWM半桥TL变换器的控制方式120

7.6.5 反向通路的阻断120

7.6.3 滞后管的控制方式120

本章小结122

第8章 零电压开关PWM半桥三电平变换器123

8.1 引言123

8.2 工作原理123

8.3 ZVS PWM半桥TL变换器的特点127

8.3.1 实现ZVS的条件127

8.3.2 超前管实现ZVS127

8.3.3 滞后管实现ZVS127

8.4.1 变压器匝比的选择128

8.3.4 占空比丢失128

8.4 设计实例128

8.4.2 谐振电感量的选择129

8.4.3 开关管实现ZVS的负载范围129

8.5 实验结果与分析129

本章小结131

第9章 零电压零电流开关PWM半桥三电平变换器133

9.1 引言133

9.2 工作原理133

9.3.1 阻断电容的峰值电压137

9.3 参数设计137

9.3.2 实现超前管ZVS的条件138

9.3.3 最大有效占空比Deff-max138

9.3.4 实现滞后管ZCS的条件138

9.3.5 滞后管的电压应力138

9.3.6 阻断电容的选择138

9.4.3 核算变压器匝比和阻断电容选择是否合理139

9.4.2 阻断电容的计算139

9.4.1 变压器匝比的选择139

9.4 设计实例139

9.4.4 滞后管实现ZCS的负载范围141

9.4.5 超前管实现ZVS的负载范围141

9.5 实验结果与分析141

本章小结143

第10章 加箝位二极管的ZVS PWM半桥三电平变换器145

10.1 引言145

10.2 工作原理145

10.3.2 滞后管ZVS的实现151

10.3.3 副边占空比的丢失151

10.3 实现ZVS和副边占空比丢失151

10.3.1 超前管ZVS的实现151

10.4 简化型加箝位二极管ZVS PWM半桥TL变换器152

10.5 设计实例152

10.6 实验结果与讨论155

本章小结157

11.2 工作原理159

11.1 引言159

第11章 改进型加箝位二极管的ZVS PWM半桥三电平变换器159

11.3 Tr lead型和Tr lag型变换器的比较165

11.3.1 ZVS的实现165

11.3.2 箝位二极管的电流应力166

11.3.3 零状态时的导通损耗166

11.3.4 占空比丢失166

11.4 简化的改进型ZVS PWM半桥TL变换器166

11.5 隔直电容的影响168

11.6 实验结果和分析169

本章小结172

第12章 倍流整流方式ZVS PWM半桥三电平变换器173

12.1 引言173

12.2 工作原理173

12.3 超前管和滞后管实现ZVS178

12.4 参数设计179

12.4.1 变压器变比K的确定179

12.4.2 滤波电感量179

12.4.3 阻断电容的选择181

12.5 实验结果182

本章小结185

第13章 零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器187

13.1 引言187

13.2 控制策略187

13.3 ZVS H-FB TL变换器的工作原理188

13.3.1 3L模式189

13.3.2 2L模式192

13.4 ZVS H-FB TL变换器的特点194

13.4.1 开关管的电压应力194

13.4.2 开关管实现ZVS的条件194

13.4.3 占空比丢失195

13.4.4 电压传输比195

13.4.5 输出滤波电感196

13.4.6 输出整流管耐压197

13.5 设计实例198

13.5.1 变压器匝比的选择198

13.4.7 输入滤波器198

13.5.2 谐振电感量的选择199

13.5.3 开关管实现ZVS的负载范围199

13.6 实验结果200

本章小结203

第14章 零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器205

14.1 引言205

14.2 工作原理205

14.2.1 3L模式206

14.2.2 2L模式209

14.3 ZVZCS PWM H-FB TL变换器的特点210

14.3.1 三电平桥臂的ZVS210

14.3.2 两电平桥臂的ZCS211

14.3.3 输出滤波电感212

14.4 实验结果213

14.5 其他几种ZVZCS H-FB TL变换器217

本章小结218

15.2 工作原理219

第15章 加箝位二极管的零电压开关复合式全桥三电平变换器219

15.1 引言219

15.2.1 3L模式220

15.2.2 2L模式225

15.3 加箝位二极管ZVS PWM H-FB TL变换器的特点227

15.4 谐振电感和变压器是否可以交换位置227

15.5 实验结果229

本章小结232

16.2 工作原理233

16.1 引言233

第16章 倍流整流方式的零电压开关复合式全桥三电平直流变换器233

16.2.1 3L模式234

16.2.2 2L模式237

16.3 开关管实现ZVS的情况239

16.3.1 3L模式239

16.3.2 2L模式240

16.4 参数设计241

16.4.1 变压器匝比K和Tzero的选择241

16.4.2 输出滤波电感的选择242

16.4.3 阻断电容的选择243

16.5 纹波电流的比较245

16.5.1 滤波电感电流纹波比较245

16.5.2 输出电流纹波比较245

16.6 实验结果246

本章小结250

第17章 复合式全桥三电平LLC谐振变换器251

17.1 引言251

17.2 工作原理252

17.2.1 3L模式253

17.2.2 2L模式257

17.3 H-FB TL LLC变换器的特性260

17.3.1 电压传输比260

17.3.2 输出滤波器和输入电流纹波的比较262

17.3.3 开关管实现ZVS的条件263

17.4 参数设计263

17.4.3 谐振电容Cr的计算264

17.4.1 谐振网络特征频率的选取264

17.4.2 变压器原副边匝比的选取264

17.4.4 谐振电感Lr的计算265

17.4.5 励磁电感Lm的计算265

17.5 实验结果265

本章小结267

第18章　软开关全桥三电平直流变换器269

18.1　引言269

18.2　全桥TL变换器的最佳控制方式269

18.2.1 基于A、B两点电压波形相同的控制方式270

18.2.2　最佳控制方式273

18.3　右桥臂中续流二极管和飞跨电容的作用275

18.3.1　关断差异275

18.3.2　开通差异278

18.4　软开关全桥三电平变换器278

本章小结279

19.1　引言281

第19章　零电压开关组合式三电平直流变换器281

19.2　组合式三电平直流变换器的推导282

19.3　工作原理285

19.4　变换器的特点287

19.4.1 开关管的电压应力与电流应力287

19.4.2　实现ZVS的条件287

19.4.3 占空比丢失289

19.4.5 输出滤波电感和两个变压器的变比290

19.4.4 输入输出电压关系290

19.4.6 输出整流管电压应力293

19.5　参数设计与实例294

19.5.1 计算K1、K2、Lf、Leq和Lr294

19.5.2 实现ZVS的负载范围295

19.6　实验结果296

本章小结300

结束语301

附录 CDR ZVS PWM半桥TL变换器工作在DCM时ILf-min-DCM、ILf-max-DCM和IG的推导303

参考文献307