【文章內(nèi)容簡介】 Cuk 電路工作原理當(dāng)S處于通態(tài)時，UiL1S 回路和C1SRL2回路分別流過電流。當(dāng)S處于斷態(tài)時，U1L1C1D回路和L2DR回路分別流過電流。輸出電壓極性與電源電壓極性相反。在該電路的等效電路中，相當(dāng)于開關(guān)S在A、B之間交替切換。Cuk電路中，穩(wěn)態(tài)電容C1的電流在一周期內(nèi)的平均值為零，它對時間的積分為零，即： （21）在等效電路中，開關(guān)S合向B點的時間即S處于通態(tài)的時間ton，電容電流和時間的乘積為I2ton；開關(guān)S合向B點的時間即S處于斷態(tài)的時間toff，電容電流與時間的乘積為I1toff。所以有如下等式:I2=I1 （22)從而可得：=== （23)當(dāng)電容 C1很大時，電容電壓脈動足夠小，輸出電壓 Uo和輸入電壓 Ui的關(guān)系可用以下方法求出。當(dāng)開關(guān) S 合在 B 點時，電壓 UB等于零，A 點電壓 UA=UC1，當(dāng)開關(guān) S 合在 A 點時，UB=UC1，UA等于零。因此，UB平均值為UB=Uc1,UA的平均值UA=Uc1。電感L2的電壓平均值為零，有Uo=UC1，可得到輸出電壓和輸入電壓的關(guān)系為UO= （24） 上式中，α為開關(guān)管S1的導(dǎo)通占空比。當(dāng)α=，Uo=Ui；當(dāng)α，UoUi；當(dāng)α，UoUi。Cuk電路與其他斬波電路相比，它有一個明顯的優(yōu)點，即輸入電流、輸出電流都是連續(xù)的，而且脈動分量小，大大簡化了輸入、輸出濾波裝置的設(shè)計。三、 軟開關(guān)技術(shù)本章將講述軟開關(guān)這種技術(shù)，并把這種技術(shù)融入到Cuk變換電路中去，得到具有更為優(yōu)良性能的變換電路。 零電壓轉(zhuǎn)換Cuk變換器拓撲Cuk 變換器的輸入、輸出電流連續(xù)，輸出電壓范圍寬，輸出濾波器簡單，所以近年來受到越來越多的關(guān)注。軟開關(guān)在 Cuk 電路中尤其重要，因為它對半導(dǎo)體器件的功率變換要求更加嚴(yán)格。新型零電壓轉(zhuǎn)換(ZVT)應(yīng)用于 Cuk 變換器實現(xiàn)軟開關(guān)，這些新型變換器可以擁有 PWM 變換器和諧振變換器的雙重優(yōu)點。ZVT 拓撲中的功率開關(guān)在短暫的 ZVT 時間內(nèi)，由諧振變換單元的幫助，實現(xiàn)零電壓開關(guān)。本節(jié)討論近年來較多使用的應(yīng)用電力MOSFET的ZVT Cuk變換器。圖31 ZVT Cuk 變換器在ZVT cuk變換器中，輔助二極管的陽極接到輸出端，而不是接在主二極管的陽極。該ZVT Cuk拓撲的特點總結(jié)如下：優(yōu)點：1) 諧振電感 的放電回路不經(jīng)過主開關(guān) ，所以在 完全放電之前，可以關(guān)斷，從而最小占空比降低了。B 類拓撲適用于寬占空比情形，如功率因數(shù)校正裝置場合等。在線性場合，主開關(guān) 占空比范圍決定輸出電壓范圍，所以 B 類拓撲的輸出電壓范圍也增大了，也不需要抗飽和裝置。2) 最小的 ZVT 時間，與其他 ZVT 拓撲不一樣的是，的放電時間不包含在 ZVT 時間中，主開關(guān) 在極短的時間里傳遞 、的電流，除了 ZVT 時間外，都是方波，減少了開通損耗和輔開關(guān)的電流應(yīng)力。缺點：1) A 類和 B 類拓撲中，輔開關(guān) 和輔二極管 均為硬開關(guān)工作；2) 與A類拓撲相比較，輔開關(guān)和輔二極管的電壓應(yīng)力從增加到。 ZVT Cuk變換器工作分析在上一節(jié)的四種 ZVT 方式中，本文選擇 B 類 ZVT Cuk 拓撲(圖 35 所示)進行深入研究，諧振單元由輔開關(guān) 、諧振電感 、諧振電容、續(xù)流二極管組成。本節(jié)詳述一下圖 33 所示 ZVT Cuk 電路的工作原理，為了便于分析，假設(shè)變換器處于穩(wěn)定運行狀態(tài)，電容 的電壓 恒定，電感、上的電流 、恒定，二極管為理想器件，新型電路的一個開關(guān)周期可以分成 7 個模態(tài)，各個模態(tài)的等效電路如圖 34 所示。模態(tài) 1(圖 34a)，t，之前，主開關(guān)、輔開關(guān) 均為斷態(tài)，二極管為通態(tài)，流過電流=(+)，時，開通 ，給 充電，上流過的電流從零開始線性上升，以相同速率線性下降，時，上升到+，下降為零，變?yōu)榻刂範(fàn)顟B(tài)，電路進入模態(tài) 2。 (t)=(t) (31)模態(tài) 2(圖 34b)，t，之前，的電壓 ==()，時，經(jīng)過與開始諧振，1/4 諧振周期后，即時，電壓放電至零，諧振電流達到峰值，進入模態(tài) 3。 (t)=++ (32) (t)= (33) 其中Z=, 。模態(tài) 3(圖 34c)，t，時，放電至零，主開關(guān)的體二極管導(dǎo)通，漏源極間電壓被鉗位為零，保持其諧振峰值不變，時，打開，實現(xiàn)零電壓開通，同時關(guān)斷，進入模態(tài) 4。 ++ (34)模態(tài) 4(圖 34d)，t，時，打開，關(guān)斷，輔二極管為提供續(xù)流通道，給輸出端放電，線性下降，由于不在的放電回路圖32 一個開關(guān)周期各個模態(tài)的等效電路上，迅速上升為(+)，并持續(xù)導(dǎo)通，時，關(guān)斷，進入模態(tài) 5。 =(t) (35)模態(tài) 5(圖 34e)，t，時，關(guān)斷，、開始給充電，兩端電壓線性上升，時，上升至，開始導(dǎo)通，進入模態(tài) 6。 =(t) (36)模態(tài) 6(圖 34f)，t，時，上升至，零電壓開通，電流迅速上升為()，繼續(xù)線性下降，時，下降至零，截止，實現(xiàn)諧振電感能量復(fù)位，進入模態(tài) 7。模態(tài) 7(圖 34g)，t，時，進入截止?fàn)顟B(tài)，流過電流()，時，開通，再次進入模態(tài) 1，開始下一個工作周期。四、 仿真波形圖41 基于軟開關(guān)技術(shù)Cuk電路仿真原理圖圖42 開關(guān)S1電壓電流波形圖43 開關(guān)S2 電壓電流波形圖43 輸出電壓電流波形圖44 、波形五、 工作進度安排1. 第1112周確定控制電路的具體組成部分，進行參數(shù)設(shè)計，建立整個電路的仿真原理圖，得到符合實際的仿真結(jié)果圖。 2. 第1315周，繪制整個電路的原理圖，完善所有參數(shù)的設(shè)計，以及進行元器件的選擇。3. 第1617,周，撰寫論文，提交導(dǎo)師檢查，并進行最后的修改與完善。4. 第18周，準(zhǔn)備答辯。六、 參考文獻[1] 杜少武, 陳中. 一種新穎的ZVT BOOST變換器[J]. 電力電子技術(shù), 已錄用.[2] [3] 陳堅．電力電子學(xué)一電力電子變換和控制技術(shù)[M]．北京：高等教育出版社，2002．[4] 姚剛．Boost型功率變流器有源軟開關(guān)拓撲技術(shù)研究[J]．浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2007．[5] 王增福，李昶，魏永明．軟開關(guān)電源原理與應(yīng)用[M]．北京：電子工業(yè)出版社，2006．[6] 王兆安，黃?。娏﹄娮蛹夹g(shù)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000．[7] 張波．高頻軟開關(guān)技術(shù)及其應(yīng)用[J]．新技術(shù)新工藝，1999，2：6．8．[8]婁洪立．改進型全橋軟開關(guān)變換器研究[J]．重慶大學(xué)碩士學(xué)位論文，2007．[9] [J].山東大學(xué)碩士學(xué)位論文，2010.[10] 王星云，王平，陳蓮華．軟開關(guān)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀的研究[J]．裝備制造技術(shù)，2008，10：102103．[11] 陳溪，劉韜，譚光慧，紀(jì)延超．一種簡單新型拓撲CukAC／AC變換器及其仿真研究[J]．電氣應(yīng)用，2006，25(9)：111114．[12] 陳剛．軟開關(guān)雙向DC．DC變換器的研究[D]，浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2001[13] Streit R，Tolik D．Hi【gh efficiency tel rectifier using a novel soft—switched boostbased input current shaper[C]．Proe．oflNTELEC 1991，120126．[14] Hua G，Leu C S，Lee F C．Novel zerovoltagetransition PWM converters[C]．Proc．ofPESC 1992，5561．[15] Chien—Lan Huang，HuannKeng Chiang．Analysis of a soft switching PWM active clamp cuk converter[C]．IEEE Power Elecironics Specialisis Conference，2007，8：l一87．[16J．GCho，J．W．Back，W．Yoo，C．Y．W∞，GH．Rim．Zero—voltageswitchingthreelevela uxiliiary resonant mutated pole inverter for highpower applications[C]，lEE Proe．Electr．Power Appl，1998，145(1)：2532．七、 指導(dǎo)教師意見在做畢業(yè)設(shè)計的這10周時間里，魏老師針對我畢設(shè)的問題給予了很多的耐心詳細的指導(dǎo)，對我提出的 問題都做了很深刻的講解，幫助我對軟開關(guān)技術(shù)及Matlab仿真模型的建立