对需要输入电压高的大功率电源来说,必须选用电压定额高的开关管。但高耐压的功率MOSFET会因较大的导通损耗使变换器效率显著地降低。选用IGBT可以在同样的母线电压下,减小导通损耗。但是IGBT的“电流拖尾”现象会限制变换器的开关频率,使变换器的变压器和输出滤波器体积增大。 把开关管串联以满足系统容量要求是解决上述问题的一种方法,但与之相比,三电平直流变换器是一种更好的选择方案。三电平直流变换器可以把开关管电压应力降低为输入电压的一半,它和软开关技术结合起来,非常适用于高输入电压,中、大功率的应用场合。 本文研究一种三电平直流变换器,它由两个半桥变换器串联构成。文中在分析了次级为全波整流的串联半桥三电平直流变换器的工作原理的基础上,指出了该拓扑输入电容电压不平衡问题及其原因。针对此缺点,本文研究了倍流整流串联半桥三电平直流变换器,该变换器通过上下桥臂的相互充电来实现输入电容电压的平衡。 本文在详细分析倍流整流串联半桥三电平直流变换器的工作原理的基础上,进行了电路参数设计,重点是磁性元件的设计。 然后根据设计参数,对电路进行了仿真分析。 最后为了验证该电路拓扑的可行性,制作了倍流整流串联半桥三电平直流变换器样机,考察了其在不同负载下的软开关特性与输入电容均压效果,并详细分析了试验波形。 仿真与实验研究表明该变换器具有优良的性能。