【文章內容簡介】 ：圖45閉環(huán)電原理圖 本章小結，并對其進行了分析，推導出了正激變換器的傳遞函數(shù)。，三極點的補償網絡，并依據(jù)主電路的參數(shù)計算了補償網絡的參數(shù)，建立了閉環(huán)電路拓撲。第5章 仿真分析 第5章 仿真分析 仿真的目的、意義與可信度仿真是科技開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)，仿真的目的在于建立一個模擬的實驗環(huán)境，提供一種高效的計算乃至是分析手段，從而減小開發(fā)過程中的盲目性，縮短開發(fā)周期。但是，仿真存在一個可信度的問題，仿真的結果并不能十分完美的反應實際情況。這主要取決于兩個方面：一是方針手段有限，軟件反應電路模型的能力有限及計算方法不是很完善；二是仿真中的電路模型無法真實反映實際電路?！?】 開環(huán)仿真及其結果分析雙管正激變換器交錯并聯(lián)技術的開環(huán)仿真電路圖如圖51所示，根據(jù)公式 得 得到的仿真波形驗證了設計電路的正確性。其仿真波形如圖52所示.圖51開環(huán)仿真電路圖圖52開環(huán)仿真波形上半部分得到的是輸出電壓的波形，,與理論上應該計算得到的輸出電壓基本相同。下半部分是電感電流的波形，,在25A~40A這個范圍內穩(wěn)定波動。故由此可說明交錯并聯(lián)雙管正激變換器開環(huán)時的原理和參數(shù)的正確性。圖53開環(huán)電路中驅動信號波形由于本次設計的題目是雙管正激變換器的交錯并聯(lián)技術，要想實現(xiàn)它的交錯并聯(lián)，也就是要有兩路相互獨立的輸出，這兩路各自獨立，給每一路一個驅動脈沖，都能給負載供能，而且既然是交錯并聯(lián)，就說明這相互獨立的兩路應該不能同時被觸發(fā)，而應該是交替被觸發(fā)，圖53所示為開環(huán)仿真中的PWM驅動脈沖波形，可以明顯發(fā)現(xiàn)兩路驅動脈沖在一個周期內互補，以實現(xiàn)兩路變換器交替工作的要求。 閉環(huán)仿真及其結果分析本次設計中，采用電壓單閉環(huán)控制，對負載電壓進行采樣作為采樣電壓與基準電壓進行比較，產生差分信號，然后與三角波進行疊加，產生PWM脈沖信號，構成閉環(huán)控制。兩路雙管正激變換器的交錯并聯(lián)技術的電壓閉環(huán)仿真電路圖如圖54所示。圖54閉環(huán)仿真電路圖圖55閉環(huán)仿真負載電壓，電感電流波形上半部分為輸出負載電壓波形，經過3ms達到穩(wěn)定，下半部分為電感電流波形，經過2ms達到穩(wěn)定。為清晰的表示幅值，對電感電流和負載電壓單獨仿真，圖56，圖57為單獨的負載電壓波形和電感電流波形。圖56閉環(huán)仿真負載電壓波形圖57閉環(huán)仿真電感電流波形由圖56和圖57可以明顯發(fā)現(xiàn)經過負載電壓波形經過3ms后，穩(wěn)定在180V，在37V~40V之間波動，紋波系數(shù)很小。圖58為變壓器副邊二極管DDD7的電流波形 圖58閉環(huán)仿真（DDD7）電流波形由圖58可以發(fā)現(xiàn)，D5和D6在一個周期內交替工作，D7工作在死區(qū)時間內，負載電流在死區(qū)時間內，經二極管D7續(xù)流。如圖59所示為閉環(huán)產生的PWM驅動脈沖圖58閉環(huán)仿真驅動脈沖波形圖59就是這兩路的觸發(fā)脈沖，從上圖可明顯看出來，這兩路觸發(fā)脈沖是相互獨立，交替被觸發(fā)的，與設計要求相符合。圖510閉環(huán)仿真兩路變壓器原邊電壓波形如圖510所示為變壓器原邊電壓波形，由上圖中可以明顯發(fā)現(xiàn)兩路變壓器的電壓波形在一個周期內互補，由此可以說明兩路變壓器是交替工作的。圖中負電壓的部分體現(xiàn)了一路變換器的開關管斷開后，其變壓器副邊對原邊的鉗位作用。 為了驗證閉環(huán)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，在4ms處加入一個50V的輸入擾動信號，如圖511所示。圖511加入擾動后的輸出負載電壓波形由圖511可以明顯發(fā)現(xiàn)，系統(tǒng)穩(wěn)定后，在4ms處加入擾動信號后，系統(tǒng)重新達到穩(wěn)定狀態(tài)，從而證明本次設計的閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 本章小結本章主要是利Pspice對本次所設計的電路進行仿真，驗證其原理的正確性。首先對交錯并聯(lián)雙管正激變換器的主電路進行開環(huán)仿真，開環(huán)仿真時直接給主功率管一個PWM驅動信號，看其仿真得到的輸出電壓是否滿足理論值,并觀察電感電流是否在所要求的范圍內穩(wěn)定波動，最后得到仿真結果與理論值大體相同，驗證了主電路原理及參數(shù)的正確性。然后在其基礎上加一個電壓閉環(huán)進行仿真，得出的仿真結果也理論值相同，符合設計要求。結論本次設計的題目是單端正激變換器交錯并聯(lián)技術，通過對其技術指標的分析，選擇了適合高壓輸入、大功率輸出的高效率DC/DC拓撲—交錯并聯(lián)雙管正激變換器。并對其進行了電路原理分析，參數(shù)計算及其優(yōu)化，小信號模型分析和電路仿真，給出了工程設計方法。最后，通過實驗結果論證了交錯并聯(lián)雙管正激變換器具有高效、可靠的優(yōu)點。首先由于本次技術指標要求的輸入輸出電壓都較高，電流不大。這樣開關管的導通損耗，磁性元件的內阻造成的損耗，二極管的導通損耗，輸出濾波電容的等效串聯(lián)電阻上的損耗等等各種損耗都不大。其次由于采用的是交錯并聯(lián)結構：，元件數(shù)量很少，附加損耗就少，變壓器的勵磁能量也返回給了輸入電源。(除了變壓器副邊續(xù)流二極管)的工作條件，提高了占空比的有效值?？傊?本次設計讓我受益匪淺,使我對這四年所學的知識又有了一次全新的認識。由于本人知識水平有限,設計中肯定還存在一些欠缺,還望老師多多指正。參考文獻 參考文獻[1].鄭穎楠，《電源技術》，燕山大學自編教材[2].陳道煉，《并聯(lián)交錯式有源鉗位正激變換器研究》 ，航空時報，2000[3].王兆安，《電力電子技術》，機械工業(yè)出版社，[4].丁道宏，《功率電子學》，南京航空航天大學出版社，[5].陳伯時，《電力拖動自動控制系統(tǒng)》，機械工業(yè)出版社，[6].陳敏，馬皓，徐德鴻，《變壓器勵磁電感對雙正激變換器正常工作的影響》[7].魏艷君，《電力電子電路仿真》，燕山大學出版社[8].陳道煉，胡育文，嚴仰光《并聯(lián)交錯式有源箝位正激變器研究》，航空時報，[9].穆新華，《交錯并聯(lián)式雙管正激變換器工作模式分析及系統(tǒng)設計》，中國電機工程學報，[10].《3KVA交錯并聯(lián)雙管正激變換器的研究與開發(fā)》，南京航空航天大學碩士學位論文[11].葉慧貞，楊興洲，《開關穩(wěn)壓電源》，國防工業(yè)出版社，1990[12].王常永，《帶有功率因數(shù)矯正的開關型變換器的建模與計算機仿真》，1999[13]. , . 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On PE, , July 1998致謝本論文是在吳俊娟導師的親切關懷和精心指導下完成的，在跟隨吳老師做畢業(yè)設計的這段日子里，導師的治學嚴謹，待人誠懇的態(tài)度將使我終生受益，時時激勵著我獨立思考，自己動手練習，奮發(fā)向上，在這里對您表示深深的謝意。同時還要感謝同班的各位同學，是他們使我的生活充滿樂趣，使我有一個和睦的生活、好的學習環(huán)境。感謝所有在我求學路上關心我、幫助我的人。感謝他們在我多年求學生涯中承受了各種的壓力，付出了最真摯的愛。感謝一切我愛和愛我的朋友，他們是我生活和學習的動力。附錄 附錄1燕 山 大 學本科畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱：交錯雙管并聯(lián)正激變換器研究學院（系）：里仁學院年級專業(yè)：09級電氣工程及其自動化學生姓名：雒明浩指導教師：吳俊娟完成日期：20130324一、綜述本課題國內外研究動態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義 國外研究動態(tài)：自20世紀50年代，美國宇航局以小型化重量輕為目標而為搭載火箭開發(fā)首個開關電源以來，在半個多世紀的發(fā)展中，開關電源逐步取代了傳統(tǒng)技術制造的相控穩(wěn)壓電源，并廣泛應用于電子整機設備中。隨著集成電路的發(fā)展，開關電源逐漸向集成化方向發(fā)展，趨于小型化和模塊化。近20年來，集成開關電源沿兩個方向發(fā)展。第一個方向是對開關電源的控制電路實現(xiàn)集成化。近些年來，國外研制出開關頻率達1MHz的高速PWM、PFM芯片。第二個方向是實現(xiàn)中、小功率開關電源單片集成化。1994年，美國電源集成公司(Power Integrations)在世界上率先研制成功三端隔離式PWM型單片開關電源，其屬于AC/DC電源變換器。之后相繼推出TOPSwitch、TOPSwitchII、TOPSwitchFx、TOPSwitchGX、PeakSwitch、LinkSwitch等系列產品。意法半導體公司最近也開發(fā)出VIPer100、VIPer100A、VIPer100B等中、小功率單片電源系列產品，并得到廣泛應用[1]。目前，單片開關電源已形成了幾十個系列、數(shù)百種產品。單片開關電源自問世以來便顯示出強大的生命力，其作為一項頗具發(fā)展前景和影響力的新產品，引起了國內外電源界的普遍關注。單片開關電源具有高集成度、高性價比、最簡外圍電路、最佳性能指標等特點，現(xiàn)己成為開發(fā)中小功率開關電源、精密開關電源及開關電源模塊的優(yōu)選集成電路。二、國內研究動態(tài)：與國外開關電源技術相比，國內從1977年才開始進入初步發(fā)展期，起步較晚、技術相對落后。目前國內DC/DC模塊電源市場主要被國外品牌所占據(jù)，它們覆蓋了大功率模塊電源的大部分以及中小功率模塊電源一半的市場。但是，隨著國內技術的進步和生產規(guī)模的擴大，進口中小功率模塊電源正在快速被國產DC/DC產品所代替。國內開關電源自主研發(fā)及生產廠家有300多家，形成規(guī)模的有十多家。國產開關電源已占據(jù)了相當市場，一些大公司如中興通訊自主開發(fā)的電源系列產品已獲得廣泛認同，在電源市場競爭中頗具優(yōu)勢，并有少量開始出口。隨著電源技術的發(fā)展，低電壓、大電流的變換器因其技術含量高，應用廣，越來越受到人 們重視。在開關電源中，正激式和反激式有電路拓撲結構簡單，輸入輸出電氣隔離等優(yōu)點， 廣泛應用于中小功率電源變換場合。 二、研究的基本內容，擬解決的主要問題：交錯雙管并聯(lián)正激變換器采用單端變換器的并聯(lián)交錯技術，它可看作并聯(lián)技術的變化形式。應用UC3525設計一套用于正激電路的低壓大電流變換器及其控制系統(tǒng)，通過Pspice仿真驗證其控制性能。深入分析電壓型控制交錯雙管并聯(lián)正激DCDC變換器的工作原理，建立交錯并聯(lián)雙管正激式低壓大電流DCDC變換器的Pspice仿真模型,詳細論述交錯并聯(lián)雙管正激DCDC變換器的穩(wěn)態(tài)原理，按照變換器的實際工作情況，分析交錯雙管正激DCDC變換器斷續(xù)，臨界連續(xù)和連續(xù)的工作模式，并推導出雙管正激DCDC變換器的輸出外特性，并且從中得出此類變化器所擁有的一些優(yōu)點。并基于UC3823的特性設計PI控制閉環(huán)系統(tǒng)，給出控制參數(shù)的設計過程, 仿真驗證控制系統(tǒng)的性能。：交錯雙管并聯(lián)正激變換器通過兩路雙管正激變換器以相位相差180176。的方式交替工作，整流側輸出電壓占空比可以在0~1變化，提高了電路的動態(tài)響應，并且有利于驅動電路的設計；在同樣輸出電壓的情況下，變壓器副邊匝數(shù)減少一倍，使得整流側峰值電壓減小一半，續(xù)流時間減小，有利于低電流額定的續(xù)流管。同時，并聯(lián)結構使每個并聯(lián)之路流過更小的功率，消除變換器的“熱點”，使熱分布均勻，提高可靠性。在同樣開關頻率下，輸出濾波電感上電壓的頻率提高了一倍，這樣減小了輸出濾波電感的體積，輸入電流脈動頻率提高一倍，減小了輸入濾波器的體積，從而進一步減小整機的體積。 研究步驟、方法及措施1. 查閱并消化理解資料，掌握交錯雙管正激變換器的基本工作原理 交錯雙管并聯(lián)正激變換器采用單端變換器的并聯(lián)交錯技術，以相位相差180176。的方式交替工作，一路雙管正激變換器工作時，另一路通過續(xù)流二極管續(xù)流，使能量回饋電源。2. 了解UC3525芯片的使用要求和使用方法，設計、計算電路有關參數(shù) 控制電路采用美國Urtitrode公司的集成芯片UC3525，此芯片是電壓型芯片，可以外接一個運算放大器做電壓環(huán)，其內部的運放用來做電流環(huán)，該芯片能提供近50%的脈寬控制；可設定死去時間，對稱性好；工作頻率可達400kHz；圖騰柱結構輸出，輸出能力達500mA；內帶2MHz帶寬的放大器；軟啟動功能；Shutdowm保護端功能。3. 利用Pspice仿真軟件進行電路的閉環(huán)仿真把電路中的輸入與輸出的關系用傳遞函數(shù)表現(xiàn)出來，并用Pspice仿真軟件進行仿真。DCD