1.一种基于共模电感的高功率密度ZVS高增益变换器,其特征在于,包括第一开关管S1、第二开关管S2、第一二极管D1、第二二极管D2、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第四电容C4、输出滤波电容Co、三绕组变压器和共模电感;所述三绕组变压器包含原边绕组Np、第一副边绕组Ns1和第二副边绕组Ns2;所述共模电感包含第一电感L1,第二电感L2,所述第一电感L1和第二电感L2的互感为M;
所述第一开关管S1的漏极与第二开关管S2的源极、第二电容C2的负极、第四电容C4的负极、原边绕组Np的末端连接;
所述第一电容C1的正极与第二开关管S2的漏极、第一副边绕组Ns1的首端连接;
所述第二电容C2的正极与第一二极管D1的阳极、第一电感L1的末端连接;
所述第三电容C3的正极与第一二极管D1的阴极、第二副边绕组Ns2的首端连接;
所述第四电容C4的正极与第二二极管D2的阳极、第二电感L2的末端连接;
所述第一副边绕组Ns1的末端与第一电感L1的首端连接;
所述第二副边绕组Ns2的末端与第二电感L2的首端连接;
所述原边绕组Np的首端为变换器输入侧的正极性端;
所述输出滤波电容Co的正极与第二二极管D2的阳极连接,作为变换器输出侧的正极性端;
所述第一开关管S1的源极与第一电容C1的负极、第三电容C3的负极、输出滤波电容Co的负极连接,作为变换器输入侧的负极性端和输出侧的负极性端。
2.根据权利要求1所述的一种基于共模电感的高功率密度ZVS高增益变换器,其特征在于,所述三绕组变压器的匝比n满足:式中,G为所述变换器的电压增益,δ%为三绕组变压器的励磁电感电流峰峰值与其最大平均电流的比值,通常为20%‑30%;
所述第一电感L1和所述第二电感L2的电感量相等,且需满足:
式中,Uin为输入电压,Uo为输出电压,Po,max为最大输出功率,Lm为所述三绕组变压器的励磁电感。
3.根据权利要求1所述的一种基于共模电感的高功率密度ZVS高增益变换器,其特征在于,理想电压增益为(1+2D)/(1‑D),式中,D为所述第一开关管S1驱动信号的占空比。
4.根据权利要求2所述的一种基于共模电感的高功率密度ZVS高增益变换器,其特征在于,所述第一开关管S1和所述第二开关管S2均实现ZVS开通;所述第一二极管D1和所述第二二极管D2均实现ZCS关断。
5.根据权利要求1所述的一种基于共模电感的高功率密度ZVS高增益变换器,其特征在于,所述第一开关管S1、所述第二开关管S2、所述第一二极管D1和所述第二二极管D2的电压应力均为(2Uin+Uo)/3。
6.根据权利要求1所述的一种基于共模电感的高功率密度ZVS高增益变换器,其特征在于,所述变换器在每个开关周期内的工作过程包括如下四个阶段:(1)阶段1[t0‑t1]:
t0时刻前,第一开关管S1的体二极管DS1已导通;
在t0时刻,第一开关管S1被ZVS开通,其体二极管DS1被ZCS关断;第一二极管D1、第二二极管D2均反向偏置,所有电感均承受正向电压,励磁电感电流iLm线性增大,第一电感电流iL1、第二电感电流iL2均先反向线性减小至0后正向线性增大,到t1时刻,阶段1结束;
(2)阶段2[t1‑t2]:
在t1时刻,关断第一开关管S1,第二开关管S2的体二极管DS2导通续流;第一二极管D1、第二二极管D2均正向导通,所有电感均承受反向电压,励磁电感电流iLm线性减小,第一电感电流iL1、第二电感电流iL2均正向线性减小,到t2时刻,阶段2结束;
(3)阶段3[t2‑t3]:
在t2时刻,第二开关管S2被ZVS开通,其体二极管DS2被ZCS关断;励磁电感电流iLm维持原斜率继续变化,第一电感电流iL1、第二电感电流iL2均先正向线性减小至0,后反向线性增大,随着第一电感电流iL1、第二电感电流iL2不断增大,流过第一二极管D1的电流iD1、流过第二二极管D2的电流iD2逐渐减小,到t3时刻,阶段3结束;
(4)阶段4[t3‑t4]:
在t3时刻,关断第二开关管S2,第一开关管S1的体二极管DS1导通续流;此时,电流iD1、电流iD2减小至0,ZCS关断第一二极管D1、第二二极管D2,所有电感均承受正向电压,励磁电感电流iLm线性增大,第一电感电流iL1、第二电感电流iL2均反向线性减小,t4时刻,ZVS开通第一开关管S1,阶段4结束。