【正文】 DC 電路有了更深入的認(rèn)識(shí)，也意識(shí)到了對(duì)電路仿真的重要性。 波形圖 由上到下依次為： 驅(qū)動(dòng)信號(hào) S1 和 S2 的波形、 S1 電流、 S1 電壓、濾波電感電流、 VD1 電流。 圖 全橋電路仿真 模型圖 各元件的參數(shù)設(shè)置如下： （ 1）直流電壓源參數(shù)設(shè)置：直流電源電壓為 Ud1=200V。 工作原理 與數(shù)量關(guān)系 全橋變換器的控制方式有雙極性 PWM 控制、有限極性 PWM 控制和移相控制三種方式，本設(shè)計(jì)只討論傳統(tǒng)的 PWM 控制全橋變換器的工作原理。波形圖由上到下依次為： S S2 驅(qū)動(dòng)信號(hào)、 S1電流、 S1 電壓、濾波電感電流和 VD1 電流。 圖 半橋變換 電路仿真模型圖 各元件的參數(shù)設(shè)置如下： （ 1）直流電壓源參數(shù)設(shè)置：直流電源電壓為 Ud1=Ud2=100V。 同理，當(dāng) VD2 導(dǎo)通 VD1 截止時(shí) 正好相反。 01020i S01020i V D0100200300u S4 2 0 2 4 6 8 10 12 14x 1 00100200O u t p u t V o l t a g e 圖 反激電路 占空比為 50%仿真波形 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 19 0246i S0246i V D0100200300u S4 2 0 2 4 6 8 10 12 14x 1 00204060O u t p u t V o l t a g e圖 反激電路 占空比為 10%仿真 波形 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20 第四章 半橋電路 主電路結(jié)構(gòu) 半橋電路實(shí)際上是由兩個(gè)單端正激電路組成的。 由圖可知 ，在開(kāi)關(guān)管關(guān)斷期間，開(kāi)關(guān)管電壓一直為零。 圖 反激電路電流斷續(xù)時(shí)的波形 MATLAB 建模與仿真 結(jié)果分析 在 MATLAB 中建立仿真模型如圖 所示。 工作原理 與數(shù)量關(guān)系 單端反激變換器主要用在 250W 以下的電路中，其中的變壓器既有變壓器的作用，也有電感的作用 。 單擊工具欄的 按鈕進(jìn)行仿真。 由式（ 23）得 Dmax，再由（ 24）得到 0maxU ， 因?yàn)檩敵鲭娏鱅0 等于電感峰值電流，所以有： LTURU ON1m ax0 ? （ 26） 則 ， max01UTUL ON? （ 27） 在 L、 C 濾波電路中， 諧振頻率一般為開(kāi)關(guān)頻率的 1/10～ 1/2，諧振頻率 (28) 在確定 L 后則可確定濾波電容 C 的值。 iS UNNu )1(31?? （ 21） 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 在開(kāi)關(guān) S 開(kāi)通后，由于 i1 由零開(kāi)始線(xiàn)性增加，直到 S 關(guān)斷。隔離變壓器有三個(gè)繞組，原邊繞組 W1，匝數(shù) N1；副邊繞組 W2，匝數(shù) N2；復(fù)位繞組 W3， 圖 單端正激變換器 匝數(shù) N3。 單擊工具欄的 按鈕進(jìn)行仿真。 MATLAB 建模與仿真 分析 啟動(dòng) MATLAB ，進(jìn)入 SIMULINK 后新建文檔，繪制電流可逆斬波 電路內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 8 仿真模型如圖 所示。該電路相當(dāng)于由三個(gè)降壓斬波電路單元并聯(lián)而成，總輸出電流為三個(gè)斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的三倍。 波形圖由上到下依次為驅(qū)動(dòng)信號(hào)、負(fù)載電流、負(fù)載電壓。所以，電感電流的增量為 △ LI = LTUon1 ≤ （ 115） 則可以得到所選電感值為： 1 ITUL ON? （ 116） MATLAB 建 模與 仿真 結(jié)果分析 啟動(dòng) MATLAB ，進(jìn)入 SIMULINK 后新建文檔，繪制電流可逆斬波 電路仿真模型如圖 所示。 一周期內(nèi)作為降壓斬波電路 和升壓斬波電路交替工作 ， 在這種工作方式下，當(dāng)降壓斬波電路或升壓斬波電路的電流 出現(xiàn) 斷續(xù)為零時(shí)，另一個(gè)斬波電路工作，讓電流反方向流過(guò)，這樣電動(dòng)機(jī)電樞回路總有電流流過(guò)。 當(dāng) V1 圖 電流可逆斬波電路 工作、 VD1 導(dǎo)通時(shí)為 降壓斬波電路， 電動(dòng)機(jī) 工作方式為 電動(dòng)運(yùn)行，工作 于第1 象限 ；當(dāng) V2 工作、 VD2 導(dǎo)通時(shí)為 升壓斬波電路，電動(dòng)機(jī) 工作方式為 作再生制動(dòng)運(yùn)行， 將能量回饋 電源， 工作于第 2 象限；當(dāng) V1 和 V2 同時(shí)導(dǎo)通時(shí)，電源將被短路，所以應(yīng)當(dāng)避免這種情況的發(fā)生。 目前，隨著單片開(kāi)關(guān)電源集成電源的應(yīng)用，開(kāi)關(guān)電源正朝著短、小、輕、薄的方向發(fā)展。半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，開(kāi)關(guān)電源大致經(jīng)歷了四個(gè)階段。 本文首先介紹了 DCDC 變換電路的 分類(lèi)和 六 種 基本 電路的結(jié)構(gòu) ，包括隔離型的電流可逆斬波電路和多相多重?cái)夭娐罚歉綦x型的正激電路、反激電路 、半橋電路和全橋電路。 最后，本論文在 對(duì)每個(gè) 電路 的工作原理 分析和子 模型構(gòu)建 的基礎(chǔ)上， 利用 MATLAB 仿真軟件對(duì) 各個(gè) 電路進(jìn)行 仿真， 通過(guò)對(duì)仿真結(jié)果的觀(guān)察和分析，驗(yàn)證 了 各主電路工作原理 和 理論波形 。隨著各種類(lèi)型單片開(kāi) 關(guān)電源集成電路的問(wèn)世， AC/DC 電源變換器的集成化才變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。單片開(kāi)關(guān)電源具有集成度高、高性?xún)r(jià)化、最簡(jiǎn)外圍電路，最佳性能等指標(biāo)，現(xiàn)已成為開(kāi)發(fā)中小功率開(kāi)關(guān)電源、精密開(kāi)關(guān)電源及電源模塊的優(yōu)選集成電路。 當(dāng) PWM 控制 V1關(guān)斷 時(shí) ，二極管續(xù)流 ,負(fù)載電壓 u0=0，負(fù)載電流呈指數(shù) 規(guī)律 下降。m= Em/E。 （ 2） 電感、電阻、反電動(dòng)勢(shì)負(fù)載參數(shù)設(shè)置： L=1mH、 R=1Ω，反電動(dòng)勢(shì)為 50V。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 6 1012u G E0501000 0 . 0 0 1 0 . 0 0 2 0 . 0 0 3 0 . 0 0 4 0 . 0 0 5 0 . 0 0 6 0 . 0 0 7 0 . 0 0 8 0 . 0 0 9 0 . 0 10200400uo圖 電流可逆斬波電路仿真波形 多相多重?cái)夭娐罚ㄈ嗳兀? 主電路結(jié)構(gòu) 多相多重?cái)夭娐肥橇硪环N復(fù)合概念的斬波器。 工作原理 與數(shù)量關(guān)系 當(dāng)上述電路電源公用而負(fù)載為三個(gè)獨(dú)立負(fù)載時(shí)，則為三相一重?cái)夭娐罚?dāng)電源為三個(gè)獨(dú)立電源，向一個(gè)負(fù)載供電時(shí)，則為一相三重?cái)夭娐贰? （ 2） 電感、電阻參數(shù)設(shè)置： L1=L2=L3=5mH、 R=2Ω。 內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 9 1012u G E 1 / u G E 2 / u G E 3 1 0010203040i L 1 / i L 2 / i L 32 1 . 8 1 . 6 1 . 4 1 . 2 1 0 . 8 0 . 6x 1 010203040O u t p u t v o l t a g e / S o u r c e c u r r e n t圖 三相三重?cái)夭娐贩抡娌ㄐ? 從圖 中可以看出， 總輸出電流為三個(gè)斬波電路單元輸出電流之和，其平均值為單元輸出電流平均值的三倍。通過(guò)圖中的開(kāi)關(guān) S 周期 性的開(kāi)通與關(guān)斷來(lái)控制電路。 在正激電路中， 變壓器 的 磁芯復(fù)位很重要，磁芯復(fù)位過(guò)程見(jiàn)圖 。 （ 1） 直流電壓源參數(shù)設(shè)置：直流電源電壓為 100V。 由圖 可知，變壓器的變比為 1:1，而脈沖發(fā)生器的占空比為 30%，內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 通過(guò)公式（ 24）計(jì)算可知，輸出電壓應(yīng)為 100/100 30=30v，而由仿真波形圖看到的輸出電壓介于在 30v 左右，波形較為平滑。 當(dāng) Tr 關(guān)斷時(shí)，原邊電流迅速降為 0，副邊電流 i2 在反激作用下迅速增大到最大值，然后開(kāi)始線(xiàn)性減小，此時(shí)原邊由于開(kāi)關(guān)管的關(guān)斷，電流為 0，變壓器磁心磁感應(yīng)強(qiáng)度減小，變壓器放能。 （ 3）變壓器參數(shù)設(shè)置： UW1=100V、 UW2=100V。與仿真結(jié)果吻合。兩個(gè) PWM 信號(hào)互差 180176。 此時(shí)，電感 L 電流下降。 脈沖發(fā)生器模塊（ Pulse）的參數(shù)設(shè)置： 兩個(gè)脈沖發(fā)生器的 振幅為 1V，頻率為 20kHz(即周期為