【文章內(nèi)容簡介】 拓撲結(jié)構(gòu)簡單 ， 控制方式方便 ， 開關(guān)頻率固定 ,元器第一章 緒論 件的電壓和電流應(yīng)力 較 小等諸多 優(yōu)點 。 167。 課題 的 主要 研究工作 ① 450V 直流 輸入， 24V 直流 輸出。 選擇 變換器的 主電路 拓撲。 ② 移相全橋 控制 。 確定 移相 PWM 控制 方案。 ③ 超前橋臂 實現(xiàn) ZVS,滯后 橋臂實現(xiàn) ZCS。 確定 輔助電路及其參數(shù)。 ④ 仿真 軟件進行 試驗仿真 ， 給出 試驗 結(jié)果 。 ⑤ 有 輸出過電流保護，輸入欠電壓保護。 確定 輸出 電壓 閉環(huán)反饋 ，設(shè)計保護電路 。 第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 167。 常規(guī) 全橋 電路 工作 原理 分析 通過 控制四 只 開關(guān)管，在 AB 兩點 得到一個 幅值 為 Vin 的 交流方波電壓 ， 經(jīng)過高頻變壓器的隔離和變壓，在變壓器副邊得到 一個幅值為 Vin/K 的 交流方波電壓，然后在通過由 DR1 和 DR2 構(gòu) 成的輸出整流橋，在 CD 兩點得到 幅值為 Vin/K 的 直流方波電壓。 Lf 和Cf 組成的 輸出濾波電路將該直流 方波 中的 高頻 分量濾去，在輸出端得到期望輸出的 直流 電壓。 V i nD 1D 4D 3D 2D R 2D R 1L fC fR燕山大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 （ a） 全橋 逆變器主電路 Q 1Q 4 Q 2Q 3 Q 1Q 4V a bi 2 (b)電阻 負載 時 變壓器原邊 電壓和 副邊電流 移相全橋 PWM（ PhaseShifted Full Bridge PWM ） 控制方式的基本 思想 是：同一橋臂的開關(guān)管互補工作， 但 兩個橋臂 之 間的導(dǎo)通差一個相位（移相角） 。 Q1 和 Q3 分別 先于 Q4 和 Q2 導(dǎo)通 ，故稱 Q1和 Q3 組成的 橋臂為超前橋臂， Q2 和 Q4 組成的 橋臂為滯后橋臂。通過調(diào)節(jié)此移相角的大小， 可以 在變壓器副邊得到占空比 為 D 可調(diào)的正負半周期 對稱的交流方波電壓，從而達到調(diào)節(jié)相應(yīng)的 輸出電壓的目的 。 167。 ZVZCS 變換器 工作 特點 與 變換器 性能 分析 167。 主電路拓撲 本論文 采用 ZVZCS PWM 移相全橋 變換器，利用 增加 輔助 網(wǎng)絡(luò)的 方法使變壓器原邊電流復(fù) 位 來實現(xiàn)了超前臂的零電壓開關(guān)（ ZVS） 和滯后臂 的零電流開關(guān) (ZCS)。 該電路 拓撲可以看成 是由基本 Buck 電路衍生 出來 ，并且與 ZVS FBPWM 電路類 似。但是 在 后面的分析可以看出，它們的 電路特性有明顯區(qū)別 。這種區(qū)第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 5 別 是由其移相特性和引入的輔助電容形成的 。 Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1 D 2D 4L kV i n（ Ⅰ ） 全橋 ZVZCS 變換器 主電路拓撲 167。 工作狀態(tài) 分析 變換器 在半個工作周期內(nèi)有 七種 工作狀態(tài)。 在進 行 狀態(tài) 分析前， 我們 做出如下 假設(shè) ： 為了簡化分析，作如下假定： 1. 所有 器件都是理想的 。 。 2. C1=C3=Clead ,C2=C4=Clad 。 3. 變壓器的 變比 N=n1/n2, n1 為 變壓器原邊匝數(shù)， n2 為 變壓器副邊匝數(shù) ； 4. 輸出濾波電感 Lo 很大 ， 因此 輸出 濾波的電流在工作周期內(nèi)是常量 ； 5. 輸出濾波電容 Co 很大， 因此 輸出電壓在整個周期中近似為常數(shù) ； 6. 輔助 電容 Cc 數(shù)值比較小， 副邊整流橋 電壓可以 在開關(guān)導(dǎo)通周燕山大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 期內(nèi)升 至 諧振峰值 ； 電路 的 占空比比較小 ， Vcc 能夠在續(xù)流階段下降到零 。 模式一 [t0t1] [tot1] 初始狀態(tài)原邊電流 為零， 變壓器 原邊電流為零。 整流 二極管 全部 斷開 ， Cc 經(jīng)過 L0 和 dh 為 整個 負載 續(xù)流 。 此時 ， Q4 導(dǎo)通。該閉合 過程 因為 原邊 漏感 的 存在 所以是零電流 導(dǎo)通。 原邊電流 ip 線性增加 (Il 為副邊濾波電感電路 )， 電容電流 ic 持續(xù) 減小 為零 。 整理橋電壓 等于 輔助電容電壓 Vcc. ip(t) = ??????。?????????? (??? ??0) (1) ic(t) = Il ? ??(??????。??????)???? (?? ???0) (2) Vrec = Vcc (3) 到 t1 時刻 ， ip 達到 ???? ??? 。 該 開關(guān)狀態(tài)的時間為 ： Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni cdi第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 7 t10 = ???? ??????(??????。??????) (4) 模式二 [t1t2] [t1t2] t1 時刻 ， dh 關(guān)斷 ， dc 導(dǎo)通 。電容 Cc 通過 dc 和 C0 進行 充電。輸入 能量經(jīng)過原邊 漏 電感 ， 開關(guān)管 Q1 和 Q4 傳送 到輸出端。 原邊 電流 ip 和電容 電壓 Vcc 及 整流橋電壓 Vrec 的公式如下： ip(t) = ??,????????。????。??????(t)???? ?????????? + ?????? (5) Vcc(t) = (nVs ?V0) ? ,nVs ?Vo ? Vcc(t1)cos???? (6) Vrec(t) = Vcc(t)+ Vo (7) 上式中， ?? = 1√??178。???????? Za = √??178。???????? 模式三 [t2t3] Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni cdiTd 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni cdi燕山大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 [t2t3] Dc 斷開。 整流器電壓 回落 到 nVs。 這 時候 ， 原邊近似 為 恒 流 值，能量仍從輸入端傳遞到輸出端。 ip(t) = Il/n (8) Vrec(t) = ?????? ??? （ 9） t23 = D ??2 ? ???? ? ???????????????? (10) D 為原邊 電路占空比， T 為 整個工作周期， T/2 為 半個工作周期 模式四 [t3t4] [t3t4] S1 斷開 ， 因為 電感電流不 突變 ，所以 電流 ip 從 S1 中轉(zhuǎn)移到 C1和 C3 上 ， 即 原邊漏感 Lk 和 C1 C3 發(fā)生諧振 ， C1 進行 充電， 而 C3發(fā)生 放電 。 因為 C1 的 存在，所以 S1 是 零電壓關(guān)斷。 在該 過程中 ，原邊 漏感 Lk 與 輸出濾波電感 L0 相當(dāng)于 串聯(lián)，所以 變壓器原邊 電壓和副邊電壓以同樣的速率線性下降， 直到副邊電壓 降到輔助電容電Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni cdi第四章模擬 仿真分析 壓 Vcc。 Vab(t) = Vin? ????????1:??3 ?? (11) Vc1(t)+ Vc3(t) = Vin （ 12）Vc1(t) = ????(??)2?????????? ?? (13) ic1(t)? ic3(t) = ip(t) (14) Vrec(t) = ???????? ? ????(??。??30??178。（ C1:C3) (15) t=??178。(??1:??3)(2??0。???????????? (16) 在 該模式中，可做如下近似：輸出濾波數(shù)值較大，副邊電流相 對于原邊 電 流 的下降速率很小，又 C1 C3 的充電 放電時間很短，在 這么短的時間 內(nèi) ， 原 邊 電流可以認為恒定不變 ， 即 ip(t)=Ip。 電容 C1 兩端 電壓 線性 上升，同時，電容 C3 兩端 電壓線性下降，二者斜率均 為 ???? 2??????????? ， 斜率 與負載 的大小成正比，與 Clead 的 大小 成 反比。 模式五 [t4t5] [t4t5] Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni cdi燕山大學(xué)本科 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9 Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni cdi當(dāng) 整流橋電壓 Vrec 降至為 鉗位 電壓 Vcc 時 ， 二極管 dh 導(dǎo)通并且 Cc 為 整流橋提供電壓。 Cc 的存在使 得變壓器副邊電壓的下降速度小于原邊，導(dǎo)致電位差并產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 作用在 Lk 上 ， 從而 加 快了 C3 的 放電速度 ， 為 S3 的 零電壓開通提供了一定條件。 事實上 ，該 模式的時間 極短 ，因此電流下降 時間 基本按 由 t3 到 t5 處理 。 t35 = 2??????.?????????????? (17) 模式六 [t5t6] C3 放電 完全 電壓降為零 ， D3 導(dǎo)通 ， 此時 開通 S3， 由于 較大的原邊電流 和 Lk， D3 仍處于 導(dǎo)通狀態(tài)，所以 S3 是 零電壓 開通 。 S3 與S1 之間 的死區(qū)時 間 td＞ t35。