【文章內(nèi)容簡介】 （47） （48）在dT≤ t ≤Ts期間 （49） （410）簡寫成 （411） （412）將式（411）、（415）按占空比的影響求平均值，得到下式 （413）同理可得 （414）式中現(xiàn)在對基本狀態(tài)平均方程組施加擾動， 將以上式子代入式（417）、（418）得：（415）（416） 將穩(wěn)態(tài)分量與擾動分量分離成二組方程，其中擾動方程即為式（417）、（418），擾動方程如下：（417）式（416）、式（417）有、兩項(xiàng)，故是非線性化方程，為了線性化，假設(shè)動態(tài)分量遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)量，即，，則、可以忽略，同時記，，因此上兩式可以化簡為： （418） （419）上兩式即為動態(tài)低頻小信號狀態(tài)平均方程，是一個線性非時變方程，將它進(jìn)行拉氏變換，轉(zhuǎn)至 S 域： （420） （421） 求解得， （422）將此式展開得，將其轉(zhuǎn)化為等效電路形式為下圖所示：圖44連續(xù)工作模式下正激變換器小信號模型則由上圖知正激變換器的動態(tài)小信號傳遞函數(shù)為： （423） （424）上式又被稱為控制到輸出的傳遞函數(shù)，上式中的n為變壓器變比N2/N1。 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)圖41所示為一種有源超前—滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為 （425）有源超前—滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)有兩個零點(diǎn)，三個極點(diǎn)。 零點(diǎn)： （426） （427）極點(diǎn)： (原點(diǎn)) （428） （429）這里R3R1，C2C1。圖41補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)頻率和之間的增益近似為 （430）在頻率和之間的增益近似為 （431）一般將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的增益交越頻率設(shè)定在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的與之間。理論上補(bǔ)償后的回路函數(shù)的增益交越頻率可設(shè)定為開關(guān)頻率的1/2，但是考慮抑制輸出開關(guān)紋波，增益的交越頻率以小于1/5的開關(guān)頻率較為恰當(dāng)。若原始回路中函數(shù)有兩個相近的極點(diǎn)，極點(diǎn)頻率，可將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)兩個零點(diǎn)頻率設(shè)計(jì)為原始回路函數(shù)兩個相近極點(diǎn)頻率的1/2，即 （432）如果原始回路函數(shù)沒有零點(diǎn)，則可以將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩個極點(diǎn)設(shè)定為==（1~3），以減小輸出的高頻開關(guān)紋波。至此，補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的零點(diǎn)和極點(diǎn)的位置可以確定。由于補(bǔ)償后系統(tǒng)的位于的零點(diǎn)與極點(diǎn)，于是可求出在零點(diǎn)與之間的增益為 （433） （434）有以下公式可以求出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)各元件參數(shù)：首先設(shè)定R2的值， （435） （436） （437） （438） （439）補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路的實(shí)現(xiàn)大都利用PWM控制芯片或IC芯片內(nèi)部的誤差放大器外加RC無源元件構(gòu)成，或者將PWM控制IC芯片內(nèi)部誤差放大器當(dāng)做緩沖器，利用外加的運(yùn)算放大器加RC無源元件構(gòu)成補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)電路。【5】 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)參數(shù)計(jì)算交錯并聯(lián)雙管正激變換器其等效占空比為2D，根據(jù)式（424）可得其傳遞函數(shù)為其中VO為負(fù)載輸出電壓，D為單路占空比，L為主電路濾波電感值，C為濾波電容值，R為負(fù)載電阻值。原始回路增益函數(shù)其中，則可得取交越頻率=1/5=10KHz,則可求得原始回路函數(shù)在的增益為則可求得補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的增益為幅頻特性的轉(zhuǎn)折頻率補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)函數(shù)兩個零點(diǎn)頻率設(shè)計(jì)為原始回路函數(shù)兩個極點(diǎn)頻率的1/2，即則可求得在零點(diǎn)與之間的增益為至此可以求出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電阻值和電容值。根據(jù)式（435）~（439），可設(shè) R2=10K，依據(jù)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)和主電路可以建立閉環(huán)電路拓?fù)淙缦拢簣D45閉環(huán)電原理圖 本章小結(jié)，并對其進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了正激變換器的傳遞函數(shù)。，三極點(diǎn)的補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，并依據(jù)主電路的參數(shù)計(jì)算了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)，建立了閉環(huán)電路拓?fù)洹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(shí)驗(yàn)環(huán)境，提供一種高效的計(jì)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(jié)果并不能十分完美的反應(yīng)實(shí)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(yīng)電路模型的能力有限及計(jì)算方法不是很完善；二是仿真中的電路模型無法真實(shí)反映實(shí)際電路?！?】 開環(huán)仿真及其結(jié)果分析雙管正激變換器交錯并聯(lián)技術(shù)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(yàn)證了設(shè)計(jì)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(yīng)該計(jì)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(nèi)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(qū)動信號波形由于本次設(shè)計(jì)的題目是雙管正激變換器的交錯并聯(lián)技術(shù)，要想實(shí)現(xiàn)它的交錯并聯(lián)，也就是要有兩路相互獨(dú)立的輸出，這兩路各自獨(dú)立，給每一路一個驅(qū)動脈沖，都能給負(fù)載供能，而且既然是交錯并聯(lián)，就說明這相互獨(dú)立的兩路應(yīng)該不能同時被觸發(fā)，而應(yīng)該是交替被觸發(fā)，圖53所示為開環(huán)仿真中的PWM驅(qū)動脈沖波形，可以明顯發(fā)現(xiàn)兩路驅(qū)動脈沖在一個周期內(nèi)互補(bǔ)，以實(shí)現(xiàn)兩路變換器交替工作的要求。 閉環(huán)仿真及其結(jié)果分析本次設(shè)計(jì)中，采用電壓單閉環(huán)控制，對負(fù)載電壓進(jìn)行采樣作為采樣電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較，產(chǎn)生差分信號，然后與三角波進(jìn)行疊加，產(chǎn)生PWM脈沖信號，構(gòu)成閉環(huán)控制。兩路雙管正激變換器的交錯并聯(lián)技術(shù)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(fù)載電壓，電感電流波形上半部分為輸出負(fù)載電壓波形，經(jīng)過3ms達(dá)到穩(wěn)定，下半部分為電感電流波形，經(jīng)過2ms達(dá)到穩(wěn)定。為清晰的表示幅值，對電感電流和負(fù)載電壓單獨(dú)仿真，圖56，圖57為單獨(dú)的負(fù)載電壓波形和電感電流波形。圖56閉環(huán)仿真負(fù)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(jīng)過負(fù)載電壓波形經(jīng)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(nèi)交替工作，D7工作在死區(qū)時間內(nèi)，負(fù)載電流在死區(qū)時間內(nèi)，經(jīng)二極管D7續(xù)流。如圖59所示為閉環(huán)產(chǎn)生的PWM驅(qū)動脈沖圖58閉環(huán)仿真驅(qū)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(dú)立，交替被觸發(fā)的，與設(shè)計(jì)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(nèi)互補(bǔ)，由此可以說明兩路變壓器是交替工作的。圖中負(fù)電壓的部分體現(xiàn)了一路變換器的開關(guān)管斷開后，其變壓器副邊對原邊的鉗位作用。 為了驗(yàn)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(fù)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(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，從而證明本次設(shè)計(jì)的閉環(huán)系統(tǒng)是穩(wěn)定的。 本章小結(jié)本章主要是利Pspice對本次所設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行仿真，驗(yàn)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(jìn)行開環(huán)仿真，開環(huán)仿真時直接給主功率管一個PWM驅(qū)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(nèi)穩(wěn)定波動，最后得到仿真結(jié)果與理論值大體相同，驗(yàn)證了主電路原理及參數(shù)的正確性。然后在其基礎(chǔ)上加一個電壓閉環(huán)進(jìn)行仿真，得出的仿真結(jié)果也理論值相同，符合設(shè)計(jì)要求。結(jié)論本次設(shè)計(jì)的題目是單端正激變換器交錯并聯(lián)技術(shù)，通過對其技術(shù)指標(biāo)的分析，選擇了適合高壓輸入、大功率輸出的高效率DC/DC拓?fù)洹诲e并聯(lián)雙管正激變換器。并對其進(jìn)行了電路原理分析，參數(shù)計(jì)算及其優(yōu)化，小信號模型分析和電路仿真，給出了工程設(shè)計(jì)方法。最后，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)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(diǎn)。首先由于本次技術(shù)指標(biāo)要求的輸入輸出電壓都較高，電流不大。這樣開關(guān)管的導(dǎo)通損耗，磁性元件的內(nèi)阻造成的損耗，二極管的導(dǎo)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(jié)構(gòu)：，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。總之,本次設(shè)計(jì)讓我受益匪淺,使我對這四年所學(xué)的知識又有了一次全新的認(rèn)識。由于本人知識水平有限,設(shè)計(jì)中肯定還存在一些欠缺,還望老師多多指正。參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn)[1].鄭穎楠，《電源技術(shù)》，燕山大學(xué)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》 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