【正文】 ?? ? ? (38) 其中 δ 取 ， γ 取 。在 SIMULINK 平臺(tái)上，仿真模型的可讀性很強(qiáng)，這就避免了在 MATLAB 窗口使用 MATLAB命令和函數(shù)仿真時(shí)，需要熟悉記憶大量 M 函數(shù)的麻煩。 v+V o lt a g e M e a s ur e m e nt 2v+V o lt a g e M e a s ur e m e nt 1v+V o lt a g e M e a s ur e m e nt123TS co p e 2S co p e 1S co p eR L 2R L 1P u l s eG e n e r a t o r 4P u l s eG e n e r a t o r 3P u l s eG e n e r a t o r 2P u l s eG e n e r a t o r 1gmDSM o s f e t 4gmDSM o s f e t 3gmDSM o s f e t 2gmDSM o s f e t 1L lkL f 2L f 1D io d e 3D io d e 2D io d e 1D io d ei+C ur r e nt M e a s ur e m e ntC f 3C f 2C4C3C2C1C 1200V燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 圖 32四個(gè)開關(guān)管的驅(qū)動(dòng)波形依次為 Q1,Q2,Q3,Q4 ， 圖 33高頻變壓器原邊電壓波形 第 3 章 移相全橋 DCDC 變換器的主電路設(shè)計(jì)與開環(huán)仿真 27 圖 34變換器輸出電壓隨時(shí)間變化的波形 本章小結(jié) 本章開始選取了 ZVZCS PWM DC/DC全橋變換器 的 一種拓?fù)?為 主電路，并對(duì)其工作原理進(jìn)行分析，最后對(duì)主電路參數(shù)進(jìn)行選取，并將所得參數(shù)代入仿真電路中，通過不斷的調(diào)節(jié)，最終得到所需 的 波形。 UC3875芯片的引腳簡介和功能簡介 UC3875是美國 Unitrode公司針對(duì)移相控制方案推出的 PWM控制芯片，適用于全橋變換器中驅(qū)動(dòng)四個(gè)開關(guān)管，四個(gè)輸出均為圖騰柱式結(jié)構(gòu)，可以直接驅(qū)動(dòng) MOSFET 或經(jīng)過驅(qū)動(dòng)電路放大，驅(qū)動(dòng)大功率 MOSFET 或 IGBT。 管腳 2 為電壓反饋增益控制端，當(dāng)誤差放大器的輸出電壓低于 1V 時(shí)實(shí)現(xiàn) 0176。 管腳 1 1 8 為輸出 OUTA～ OUTD 端，該引腳為 2A 的圖騰柱輸出，可驅(qū)動(dòng) MOSFET 和變壓器。 管腳 12 為電源地端。頻率設(shè)置端（ FREQSET）的振蕩電容 (Cf)，基準(zhǔn)電壓（ VREF）端的旁路電容和 VIN 的旁路電容以及 RAMP 端斜波電容 (CR)都應(yīng)就近可靠地接于信號(hào)地。 (4)鋸齒波 斜率設(shè)置腳 SLOPE(pin l8)與 Vx(5V基準(zhǔn)電壓 Vref與 Vin工作電壓 )之間接一個(gè)電阻 RSlOPE ，為鋸齒波腳 RAMP(pin 19)提供一個(gè)電流為 Vx/RSlOPE 的恒流源。逐漸增加，使全橋變換器的脈寬從 0 開始慢慢增大，直到穩(wěn)定工作，這樣可以減少主功率開關(guān)管的開機(jī)沖擊。 OUT C 和 OUT D 分別領(lǐng)先于 OUT B 和 OUTA，之間相差一個(gè)移相角，移相角的大小決定于誤差放大器的輸出與鋸齒波的交點(diǎn)。 SOFTSTART 在芯片內(nèi)與誤差放大器的輸出相接，當(dāng)誤差放大器的輸出電壓低于 SOFTSTART 的電壓時(shí)，誤差放大器的輸出電壓被鉗位在 SOFTSTART 的電壓值。 (2)基準(zhǔn)電源 UC3875 提供一個(gè) 5V 精密基準(zhǔn)電壓源 Vref(pin 1)，可為外部電路提供大約 60mA 的電流，該電壓在 Vin 欠壓鎖定時(shí)消失。 管腳 19 為斜波端，該腳是 PWM 比較器的一個(gè)輸入端，可通過一個(gè)電容 CR 連接到地，電壓以下式陡度建立： R A M PSL P O EX CR VdTdV ?? 該腳可通過很少的器件實(shí)現(xiàn)電流方式控制，同時(shí)提供陡度補(bǔ)償。 當(dāng)電源電壓超過欠壓鎖定閾值時(shí)，電源電流（ IIN）從 100μA猛增到 20mA。 管腳 6 為軟起動(dòng)端，當(dāng)輸入電壓（ VIN）低于欠壓鎖定閾值（ ）時(shí)，該引腳保持地電平，當(dāng) VIN 正常時(shí)該引腳通過內(nèi)部 9μA電流源上升到，如果出現(xiàn)電流故障時(shí)該引腳電壓從 下降到 0V，該引腳可實(shí) 現(xiàn)過壓保護(hù)。直到 VREF 達(dá)到 以上時(shí)才脫離欠壓鎖定狀態(tài)。為了保證有足夠的余量實(shí)現(xiàn)可靠性，選取死區(qū)時(shí)間為 100ns。之后對(duì)其進(jìn)行仿真。 SIMULINK 為MATLAB 提供了各種仿真工具，尤其是它不斷擴(kuò)展的、內(nèi)容豐富的模塊庫，為系統(tǒng)的仿真提供了極大便利。 考慮到各種損耗，可將變比 K 取得大一些， 取 1:3 。該方案不含飽和電感，輔助開關(guān)，不產(chǎn)生大的環(huán)流，沒有額外的箝位電路，這是因?yàn)?，副邊整流電壓被箝位于箝位電容電壓與輸出電壓之和（抑制二極管上的電壓尖峰）。移相全橋變換器小信號(hào)模型中顯示 BUCK 變換器模型是移相 PWM 模型的特例。這些影響可以加入到 PWM BUCK 變換器的小信號(hào)電路模型中，從而獲得移相全橋 PWM 變換器的小信號(hào)模型。回路方程為： pr indiLVdt ?? (217) 解得 ? ? 4()inp rVi t t tL? ? ? (218) 到 t5時(shí)刻，原邊電流達(dá)到折算到原邊的負(fù)載電流值時(shí)，該開關(guān)模態(tài)結(jié)束。由于副邊兩個(gè)整流 管同時(shí)導(dǎo)通，因此變壓器副邊繞組的電壓為零，原邊繞組電壓也為零，這樣電源電壓 V1加在諧振電感的兩端，原邊電流線性下降。由于 2C 和 4C 的存在， 2Q 是零電壓關(guān)斷。此模態(tài)經(jīng)歷的時(shí)間為： 01 2= inpVCt I? (27) Q1和 Q3之間的導(dǎo)通延遲時(shí)間 dt 01t ， 即 2 indpVCt I?? (28) (3) 開關(guān)模態(tài) 2， 12[, ]tt 3D 開通后 ,開通 3Q 。這時(shí)副邊電流回路是：副邊繞組的正端，經(jīng)整流管5D ， 輸出濾波電感 fL ，輸出濾波電容 fC 與負(fù)載 0R ，回到副邊繞組的負(fù)端。 DC/DC變換器的基本工作原理 移相全橋 ZVS PWM(FB PSZVSPWM)變換器利用變壓器的漏感或是在高頻變壓器的原邊串聯(lián)的電感和功率管的寄生電容或外接電容來實(shí)現(xiàn)零電壓開關(guān)，電路的主要拓?fù)浼安ㄐ稳鐖D 21所示，其中 lkL 為 諧振電感，它包括變壓器的漏感 pL 和外接電感； 1C ~ 4C 以分別是四個(gè)功率 管 1Q ~ 4Q 的 寄生電容或是外接電容 ； 1D ~ 4D 分別 是四個(gè)功率管的寄生二極管。這種情形 下，其 中一個(gè)開關(guān)管的導(dǎo)通長度仍由 ，但是另外一只開關(guān)管卻將導(dǎo)通燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 時(shí)間提前，使得導(dǎo)通時(shí)間提前，使得導(dǎo)通時(shí)間延長（最多可以到接近 ）。 第一種是最傳統(tǒng)的方法，這也是人們常說的 ―雙極性控制 ‖。如光伏發(fā)電中，光伏電池的輸出 是不穩(wěn)定 單極性的直流電，而后級(jí)逆變器的輸入需要 穩(wěn)定的 雙極性的直流電 ，并且需要實(shí)現(xiàn)直流電壓的升降 。這類變換器電路中環(huán)流能量被自動(dòng)地保持在較小的數(shù)值，且實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)的條件與輸入電壓和輸出負(fù)載的變化無關(guān)。 (3)零開關(guān) PWM變換器 (Zero switching PWM converters)。該變換器與負(fù)載關(guān)系密切，對(duì)負(fù)載的變化很敏感，一般采用頻率調(diào)制的方法。為了減小變換器的體積和重量，必須實(shí)現(xiàn)高頻化。 常見開關(guān)變換器的比較 開關(guān)變換器是的優(yōu)點(diǎn)是輸入電壓范圍寬、轉(zhuǎn)換效率高、功率密度大；缺點(diǎn)是輸出紋波大，易產(chǎn)生電磁干擾。 非隔離型變換器按照開關(guān)器件個(gè)數(shù)分為單管、雙管和四管變換器三類。 如何提高電源的質(zhì)量和可靠性，減小電源的體積，減輕電源的重量，一直是倍受人們重視的研究課題。本文采用電壓反饋的閉環(huán)控制，提高了變換器的動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。 基 本 要 求 輸入電壓： 200300V（ DC） 輸出電壓： ? 425 V（ DC） 輸出電壓穩(wěn)定度： 177。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 王金彪 燕 山 大 學(xué) 2021 年 6 月 基于全橋移相的雙極性輸出DCDC變換器的研究 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 基于全橋移相的雙極性輸出DCDC變換器的研究 學(xué) 院： 里仁學(xué)院 專 業(yè)： 應(yīng)用電子 學(xué)生 姓名： 王金彪 學(xué) 號(hào)： 081203031077 指導(dǎo) 教師： 張純江 答辯 日期： 2021 年 6 月 17 日 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )任務(wù)書 學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電氣工程及其自動(dòng)化系 學(xué) 號(hào) 81203031077 學(xué)生 姓名 王金彪 專 業(yè) 班 級(jí) 應(yīng)電 084 題 目 題目名稱 基于全橋移相的雙極性輸出 DC/DC 變換器研究 題目性質(zhì) ：工程設(shè)計(jì) （ √ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型（ ）； 理論研究型（ ）；計(jì)算機(jī)軟件型（ ）；綜合型（ ）。425V輸出，進(jìn)行系統(tǒng)閉環(huán)仿真。 為了使變換器具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)特性，變換器必須實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。電力電子技術(shù)廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、電力系統(tǒng)、現(xiàn)代軍事、交通運(yùn)輸、航空航天以及新能源系統(tǒng)等 。 直流變換器按照其輸入端與輸出端是否電氣隔離可分為兩類：非隔離型變換器和隔離型變換器。 在開關(guān)器件電壓電流定額相同的條件下，變換器的輸出功率和所用開關(guān)管的個(gè)數(shù)成正比，即四個(gè)管的變換器輸出功率最大，單管變換器輸出功率最小。而且開關(guān)頻率越高，電磁干擾 (Electromagic Interference， EMI)愈嚴(yán)重，容易使開關(guān)管開關(guān)軌跡超出安全工作區(qū)而損壞。在這類變換器中，諧振元件一直諧振工作，參與能量變換的全過程。為此，提出了 ZVSPWM變換器和ZCSPWM變換器。它可分為零電壓轉(zhuǎn)換 (Zerovoltage transform，第 1章 緒論 5 ZVT)PWM變換電路和零電流轉(zhuǎn)換 (Zerocurrent transform)PWM變換電路，它的特點(diǎn)是輔助諧振電路只是在主開關(guān)管開關(guān)時(shí)工作一段時(shí)間，實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的軟開關(guān)，其他時(shí)間停止工作。 本次研究的主要內(nèi)容 在許多場合需要將單極性輸出的直流電變換為雙極性輸出的直流電。為了得到這個(gè)電壓，最傳統(tǒng)的方法就是互為對(duì)角的開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷都是同時(shí)進(jìn)行，每只開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間小于半個(gè)周期。 第 2 章 移相全橋 DCDC 變換器的工作原理 9 2Q 4Q1Q 3 1Q 2Q 34Q 圖 24 有限雙極性控制方式（一） 123Q41Q2Q3Q4 圖 25 有限雙極性控制方式（二） 123Q4 圖 26 移相控制方式 第二種情況是兩只對(duì)角開關(guān)管同時(shí)關(guān)斷，但是不同時(shí)開通。其主要缺點(diǎn)是 :滯后橋臂開關(guān)管在輕載下將失去零電壓開關(guān)功能，次邊存在較大的占空比丟失，開關(guān)管的開關(guān)為硬開關(guān)，開管損耗大。原邊電流由電源正經(jīng)由 1Q ， 諧振電感 lkL ， 變壓器原邊繞組以及 4Q ，最后回到電源負(fù)級(jí)，在 t0時(shí)刻原邊電流達(dá)到最大值。從而結(jié)束該模態(tài)。原邊電流由 2C ， 4C 兩條途徑提供，即原邊電流 Ip用來抽走 2C 上的電荷，同時(shí)又給 4C 充電。原邊諧振電感的儲(chǔ)能回饋給輸入電源。 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(gè)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 。為了精確地建立移相全橋變換器的動(dòng)態(tài)特性模型，找出 lkL ， sf ， ^Li ， ^inV 和 ^d 對(duì) ^offd 的影響是必要的。需要強(qiáng)調(diào)的是 ^id ， ^vd 來源于電路本身（即 Li 和 inV 的擾動(dòng)）且不被控制電路控制。如圖 31所示： inV1gV2gV3gV4gV1Q2Q3Q4Q1C2C3C4C1D 3D2D4DlkLT1R1fC1fL2fL 2f