【正文】 這兩個方波信號從 OUTA(pin 14)和 OUTB(pin 13)輸出，并與振蕩時鐘信號同步，延時電路為這兩個方波信號設(shè)置死區(qū)。在 RAMP 與 PWM 比較器的輸入端之間有一個 的偏置，因此適當(dāng)?shù)剡x擇 RSlOPE 和 CRAM 的值，就能使誤差放大器的輸出電壓不超過鋸齒波的幅值，從而實現(xiàn)最大占空比限制。 (1)工作電源 UC3875 工作電源分為兩個： Vin(pin 11)和 Vcc(pin 10)，其中 Vin 供給內(nèi)部邏輯電路用，它對應(yīng)于信號地 GND(pin20)， Vcc 供給輸出級用，它對應(yīng)于電源地 PWR GND(pin 12)。最簡單的用法是：具有不同振蕩頻率的多個 UC3875 可通過連接其同步端，使它們同步工作于最高頻率。 管腳 11 為芯片供電電源端，該引腳提供芯片內(nèi)部數(shù)字、模擬電路部分的電源，接于 12V 穩(wěn)壓電源。 管腳 4 為誤差放大器的同相輸入端，該引腳與基準(zhǔn)電壓相連，以檢測第 4 章 移相全橋 DCDC 變換器控制電路設(shè)計與閉環(huán)仿真 31 E/A（－）端的輸出電源電壓。 圖 41 UC3875芯片的管腳示意圖 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 30 圖 42 UC3875芯片內(nèi)部原理框圖 UC3875 的管腳功能 UC3875有 20腳和 28腳兩種，這里僅介紹 20腳的 UC3875的管腳功能。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 28 第 4章 移相 全橋 DCDC變換器 控制電路設(shè)計與閉環(huán) 仿真 控制電路的設(shè)計 (1)振蕩器頻率的設(shè)定 UC3875 芯片內(nèi)部高頻振蕩器的振蕩頻率取決于接在該腳和信號地之間的電阻和電容值 ,即 F E R Q SE TF R E Q SE T CRf ??4 (51) 而開關(guān)管頻率為 20kHz,又振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號經(jīng)過 D 觸發(fā)器 2 分頻后，從 D 觸發(fā)器輸出端的到方波信號以驅(qū)動 MOSFET，故 f 為 40kHz。 開環(huán) 仿真電路的建立 在 simulink 窗口中建立如圖 31 所示的仿真電路圖 。 主電路仿真分析 MATLAB簡介 MATLAB 是一種科學(xué)計算軟件。 因為 2 onsTD T? ，一般 ? ，若 取 ? 。最后對建立了變換器的小信號模型，為設(shè)計其控制電路提供了依據(jù)。 (3) 輸入電壓擾動 ^inV 對 offD 的影響 ^vd ? ?? ?^^2^21 22214o lkL inino dL ininD V T nLd I VL V TD V T RIVL nV T???? ? ????????? ? ????? (223) 當(dāng) ? ?1 4 oLD V T IL?時，則有 ^^2d inL inRd I VnV?? (224) 把上述結(jié)果加到 BUCK 變換器的平均小信號電路模型中，也就是通過用 offd 的總的變化 ^offd 來代替在 BUCK 變換器小信號模型的 ^d 從而獲得移相全橋 ZVS 變換器的小信號模型。因為這種變換器具有 12 種開關(guān)狀態(tài)，因此列寫狀態(tài)空間方程式是一個非常復(fù)雜的工作。由于原邊電流還不足以提供負(fù)載電流，負(fù)載電流還是由兩個整流管提供回路，因此原邊電流還是為零，加在諧振電感兩端電壓是電源電壓 inV ，原邊電流反向增加。由電路結(jié)構(gòu)可得： 4prCdiLudt ?? (29) 4log 12C pduCidt ? (210) 即： 2log 22 prpdiL C idt ?? (211) 令log12CrL?? ，解得： ? ?22cospi I t t??? (212) 4 22lo g s in ( )2rC Lu I t tC ??? (213) 令log2rp LZ C? ，則有： 4 22si n ( )Cpu Z I t t??? (214) 2 22si n ( )C in pu V Z I t t?? ? ? (215) 在 3t 時刻， 4Q 電壓上升至 inV ， 2C 電壓下降到零， 2D 自然導(dǎo)通，開關(guān)管2Q 和 4Q 的導(dǎo)通延遲時間 t4： 121 sin indpVt ZI? ? ??? ???? (216) 第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 17 (5) 開關(guān)模態(tài) 4， 34[ , ]tt 在 3t 時刻， 2D 自然導(dǎo)通，將 2Q 的電壓箝在零位，此時開通 2Q ， 2Q 是零電壓開通。 2t 時刻，原邊電流下降到 2I 。原副邊的電流回路如圖 28所示。在分析之前，做出如下假設(shè)：所有開關(guān)管，二極管為理想器件，所有電容，電感和變壓器為理想元件。這種控制策略是本次設(shè)計采用的控制方式，如圖 26。 第二種控制策略 ―有限雙極性控制 ‖，有兩種情況： 第一種情況是兩只對角開關(guān)管同時開通，但不同時關(guān)斷 .這種情形下，其中一個管子的導(dǎo)通時間長度仍由 ，但另一只管子卻推遲關(guān)斷時間，最多可以到接近 。 inV1gV2gV3gV4gV1Q2Q3Q4Q1C2C3C4C1D3D2D4DlkLT 5D6DfLfC0R圖 21 基本電 路結(jié)構(gòu) 圖 ， inV 是直流輸入電壓； 1Q ~ 4Q 是四個主功率開關(guān)管； 1gV ~ 4gV分別是 1Q ~ 4Q 的驅(qū)動信號； 1D ~ 4D 和 1C ~ 4C 分別是 1Q ~ 4Q 的反并聯(lián)二極管和并聯(lián)電容； lkL 是變壓器原邊串聯(lián)的諧振電感，包括變壓器的漏感； bC 是第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 7 變壓器 原邊 的 隔直電容，用以防止變壓器直流偏磁現(xiàn)象發(fā)生； T為高頻變壓器； 5D 、 6D 是 變壓器 副邊 的 整流二極管； fL 和fC分別是輸出濾波電感和濾波電容； 0R 是負(fù)載。 ⑥ 廣義軟開關(guān) PWM變換器。為了解決這些問題，零轉(zhuǎn)換 PWM變換器被提出。這類變換器需要采用頻率調(diào)制控制方法。該類變換器實際上是負(fù)載諧振型變換器，按照諧振元件的諧振方式，分為串聯(lián)諧振變換器 (Series resonant converters， SRCs)和并聯(lián)諧振變換器 (Parallel resonant converters， PRCs)兩類。 軟開關(guān)直流變換器的發(fā)展 高頻化、小型化、輕量化是現(xiàn)代開關(guān)變換器的發(fā)展趨勢。單管的有正激 (Forward)和反激 (Fly back)變換器兩種。按轉(zhuǎn)換前后電能的種類，開關(guān)變換器可分為四類： (1)直流變換器 (DCDC），將一種直流電能 轉(zhuǎn)換為另一種或是多種直流電能的變換器，是直流開關(guān)電源的主要部件； (2)逆變器 (DCAC），將直流電能變換為交流電能的電能變換器，是交流開關(guān)電源和不間斷 電源的主要部件 ； (3)整流器 (ACDC)，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電能變換器 ； (4)交交變頻器 (ACAC)，將一種頻率的交流電轉(zhuǎn)換為另一種頻率可變的交流電，或是將一種頻率可變的交流電轉(zhuǎn)換成某一種頻率的交流電的電能變換器。 Softswitching 。該變換器 輸入電壓為 200~300VDC，輸出電壓為177。 (1) DC/DC變換器主電路工作原理的分析和參數(shù)設(shè)計，利用仿真工具優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)；主電路功率器件實現(xiàn)軟開關(guān)。 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研課題 （ √ ） 生產(chǎn)實際 （ ） 自選題目 （ ） 主 要 內(nèi) 容 將 200V~300V 的直流電變換為 177。 參 考 資 料 電力電子技術(shù)（第四版） IEEE transactions on Power Electronics IEEE transactions on Industry Application 電工技術(shù)學(xué)報、中國電機(jī)工程學(xué)報、電力電子技術(shù)、電氣傳動等 周 次 1—4 周 5—8 周 9—12 周 13—16 周 17—18 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱資料，學(xué)習(xí)理論知識。 本文基本上達(dá)到了任務(wù)書要求。其中太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展較快。在這六種單管變換器中， Buck 和 Boost 變換器是最基礎(chǔ)的，另外四種是從其中派生燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 的 。 90年代中期出現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)能使得開關(guān)電壓和電流波形不交疊，大大降低了開關(guān)損耗，較好地解決了這個矛盾。近幾十年來，軟開關(guān)技術(shù)已得到很大的發(fā)展，而且一直是開關(guān)變換器的主要研究方向之一。這類變換器的特點(diǎn)是諧振元器件參與能量變換的某一個階段，不是全程參與。該類變換器是在 QRCs的基礎(chǔ)上，加入一個 輔助開關(guān)管，來控制諧振元件的諧振過程，實現(xiàn)恒定頻率控制，即實現(xiàn) PWM控制。在開關(guān)電源的開關(guān)管上并聯(lián)鉗位電路，可以抑制開關(guān)管上的電壓應(yīng)力。 移相全橋電路作為目前應(yīng)用最廣泛的軟開關(guān)電路之一，它的特點(diǎn)是電路很簡單，同硬開關(guān)相比，并沒有 在開關(guān)管上 增加輔助開關(guān)等原件，而是僅僅增加了一個諧振電感，就是電路中四個開關(guān)期間都在零電壓的條件下開通。兩只對角開關(guān)管開通、關(guān)斷同時進(jìn)行，開通時間長度為小于 (D燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 為占空比， T為開關(guān)周期 )。 第三種控制策略是 ―移相控制 ‖。互補(bǔ)導(dǎo)通，兩 組 橋臂之間的導(dǎo)通角相差一個相位，即移相角，通過調(diào)節(jié)移相角的大小來調(diào)節(jié)輸出電壓。 在此時間段內(nèi)： 第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 15 ? ? ? ?2() plk f in C bd i tL n L V v tdt? ? ? (21) 可得： ? ? 12in op rfV nVi t t IL n L???? (22) 由于 2lk fL n L n為變壓器原副邊匝數(shù)之比，上式可以簡化為： ? ? 12in op fV nVi t t InL??? (23) (2)開關(guān)模態(tài) 1， 01[ , ]tt 在 0t 時刻關(guān)斷 1Q ，原邊電流從 1Q 中轉(zhuǎn)移到 1C 和 3C 支路中，給 1C 充電，同時 3C 放電。由于是在 3D 導(dǎo)通時開通 3Q ，所以 3Q 是零電壓開通。這段時間里實際上諧振電感和 2C 、 4C 在諧振工作。從而結(jié)束這一時間段。在 6t 時刻， 3Q 關(guān)斷，移相全橋變換器開始另半個周期的工作，其工作過程類似于上述的半個周期。 下面通過式 (219)來分析對offD產(chǎn)生影響的因素。 (1)輸出濾波器的傳遞函數(shù)為： 211oH Ls LC s R? ?? (225) 設(shè) 2 1Lf s LC s R? ? ? ?， 則輸出濾波器的輸入阻抗為： 1f RfZ sRC?? ? (226) 輸出濾波器的輸出阻抗為： n sLZ f?? (227) (2)控制 d 對輸出電壓 oV 的傳遞函數(shù) vdG ： 當(dāng)不考慮輸入電壓變化量 ^inV 時，即 ^ 0inV ? 時， ^ ^ ^ino ioV nV d d H???????? (228) 則由公式 （ 225） 可導(dǎo)出： 第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 21 ? ? ? ?^^^ 20()/1ino invdVnVVsGss L C sL Rds ??? ?? (229) 上式即為移相全當(dāng)橋 ZVS 變換器的輸出電壓對輸入占空 比的傳遞函數(shù)。425V， Po=10000W， ? =90%， fs=20kHz， 輸出電壓穩(wěn)定度： 177。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 24 (3)輸出濾波電容 輸出濾波電容的容量與電源對輸出電壓峰峰值oppV?的要求有關(guān)，可有下式來計算輸出濾波電容的電容量fC 61 7 .3 1 08fLsCFRf??