【正文】 d ZeroCurrent –Switching Full2bridge PWM Converter [ C ].IEEE Conf. 2003: 10881092.[14] V．Vlatkovic，J．A．Sabate．Small—signal analysis of the phaseshifted PWM converter[J]．IEEETrans．Power Electron，1992，7：128135．[15] Si Chao，Meng Zhiqiang,，Chen Yandong，Development of a softswitching power supply for ozone generation based on phaseshifted control. .[16] 郝振宇, 37(1).[17] ,26(1). 77致謝 致謝首先，特別感謝我的指導(dǎo)教師張純江老師。本文中課題的分析、研究等重要環(huán)節(jié)都是在張純江老師的悉心指導(dǎo)和關(guān)懷下完成的。在大四半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，張純江老師為我們提供了一個(gè)良好的學(xué)習(xí)環(huán)境，同時(shí)導(dǎo)師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，廣博的知識(shí)和踏踏實(shí)實(shí)的工作作風(fēng)充分體現(xiàn)了師者風(fēng)范，導(dǎo)師的悉心培養(yǎng)、不倦教誨將使我受益終生。借此機(jī)會(huì)，再次向張純江老師致以最衷心的感謝。其次，特別感謝碩士研究生王柳學(xué)姐。她對(duì)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)給予了極大的幫助，在開(kāi)題、搜集參考資料方面主動(dòng)地幫助我。無(wú)論是從研究方法還是研究?jī)?nèi)容都給予了耐心的指導(dǎo)。再次，感謝在本科四年級(jí)后半年中，幫助過(guò)我的老師和同學(xué)們，他們?cè)谖耶厴I(yè)設(shè)計(jì)仿真和論文寫(xiě)作的過(guò)程中，為我提供了很多支持和幫助。他們的樂(lè)于助人使我一次又一次地解決難題，才能讓我非常順利的完成這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后，需要感謝的是我的家人，在我的求學(xué)生涯中，是他們一如既往的支持和鼓勵(lì)著我，給我勇往直前的動(dòng)力和勇氣，在此衷心祝福他們身體健康，萬(wàn)事如意。附錄1 附錄1 燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告課題名稱(chēng)：基于全橋移相的雙極性輸出DC/DC變換器研究學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 應(yīng)電084 學(xué)生姓名： 王金彪 指導(dǎo)教師： 張純江 完成日期： 2012年3月19日 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說(shuō)明選題的依據(jù)和意義 20世紀(jì)70年代以來(lái)，鑒于常規(guī)能源供給的有限性和環(huán)境保護(hù)壓力的劇增，世界上許多國(guó)家掀起了開(kāi)發(fā)以太陽(yáng)能為代表的可再生能源的熱潮。1973年，美國(guó)制定了政府級(jí)的陽(yáng)光發(fā)電計(jì)劃，1980年又正式將光伏發(fā)電列入公共電力規(guī)劃，日本、德國(guó)、歐共體等也紛紛制定相應(yīng)的發(fā)展計(jì)劃。而我國(guó)自“六五”以來(lái)，一直把研究開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能等可再生能源技術(shù)列入國(guó)家科技攻關(guān)計(jì)劃，大大推動(dòng)了我國(guó)太陽(yáng)能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也要求與其相關(guān)的電力電子技術(shù)同步發(fā)展，以解決光伏發(fā)電中的一些問(wèn)題。在光伏發(fā)電中，光伏電池的輸出是單極性的直流電，而后級(jí)逆變器的輸入需要雙極性的直流電。這就要求將單極性輸出的直流電變換為雙極性輸出的直流電。高頻化條件下減少開(kāi)關(guān)損耗的有效途徑是采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù),同樣軟開(kāi)關(guān)技術(shù)還可以顯著減少開(kāi)關(guān)過(guò)程中激起的振蕩,可大幅地提高開(kāi)關(guān)頻率,更好地實(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)電源小型化、高效率的優(yōu)點(diǎn)。移相控制方式時(shí)自20世紀(jì)80年代以來(lái)在全橋變換電路中廣泛應(yīng)用的一種軟開(kāi)關(guān)控制方式。實(shí)際上，在20世紀(jì)80年代初，我國(guó)科學(xué)家研究員方資端在美國(guó)完成一項(xiàng)逆變器研究課題是，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了3kW，150kHz，移相控制DC/AC全橋變換器模塊，應(yīng)用了類(lèi)似原理，提高了效率。移相全橋PWM DC/DC變換器開(kāi)關(guān)管工作在零電壓開(kāi)關(guān)或零電流開(kāi)關(guān)方式時(shí)，具有開(kāi)關(guān)應(yīng)力小、開(kāi)關(guān)損耗小、工作頻率高等特點(diǎn)，廣泛用于高輸入電壓、大功率的直流變換場(chǎng)合。移相全橋電路作為目前應(yīng)用最廣泛的軟開(kāi)關(guān)電路之一，它的特點(diǎn)是電路很簡(jiǎn)單，同硬開(kāi)關(guān)相比，并沒(méi)有增加輔助開(kāi)關(guān)等原件，而是僅僅增加了一個(gè)諧振電感，就是電路中四個(gè)開(kāi)關(guān)期間都在零電壓的條件下開(kāi)通。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)基于全橋移相的雙極性輸出的 DC/DC變換器就可以很好地解決光伏電池輸出從單極性到雙極性的變換問(wèn)題。二、研究的基本內(nèi)容，擬解決的主要問(wèn)題 研究?jī)?nèi)容為:將200V~300V的直流電變換為177。425V的雙極性直流電。設(shè)計(jì)全橋移相主電路和控制系統(tǒng)，建立數(shù)學(xué)模型，設(shè)計(jì)PI調(diào)節(jié)器參數(shù)，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制保證輸出電壓穩(wěn)定。，利用仿真工具優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)；主電路功率器件實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)。177。425V輸出，進(jìn)行系統(tǒng)閉環(huán)仿真。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中，移相控制ZVSPWM DC／DC全橋變換器有12種開(kāi)關(guān)狀態(tài)。在分析之前，作出如下假設(shè)：所有開(kāi)關(guān)管，二極管為理想器件，所有電容，電感和變壓器為理想元件。各開(kāi)關(guān)狀態(tài)的工作情況描述如下：(1)開(kāi)關(guān)模態(tài)0,在t0時(shí)刻，Q1,Q4導(dǎo)通。原邊電流由電源正經(jīng)由Q1,諧振電感,變壓器原邊繞組以及Q4，最后回到電源負(fù)。副邊電流回路是：副邊繞組的正端，經(jīng)整流管D5，輸出濾波電感L，輸出濾波電容C與負(fù)載R，回到副邊繞組的負(fù)端。(2)開(kāi)關(guān)模態(tài)1,[t0,t1]，在t0時(shí)刻關(guān)斷Q1，原邊電流從Q1中轉(zhuǎn)移到C3和C1支路中，給C1充電，同時(shí)C3放電。由于有C3和C1，Q1是零電壓關(guān)斷。當(dāng)C的電壓下降到零，Q3的反并聯(lián)二極管D3自然導(dǎo)通。從而結(jié)束該模態(tài)。(3) 開(kāi)關(guān)模態(tài)2,[tl,t2],D3開(kāi)通后,開(kāi)通Q3。雖然Q3被開(kāi)通，但Q3并沒(méi)有電流通過(guò)，原邊電流由D3流過(guò)。由于是在D3導(dǎo)通時(shí)開(kāi)通Q3，所以Q3是零電壓開(kāi)通。(4) 開(kāi)關(guān)模態(tài)3，[t2，t3]，t2時(shí)關(guān)斷Q2。原邊電流由C4，C2兩條途徑提供，即原邊電流Ip用來(lái)抽走C4上的電荷，同時(shí)又給C2充電。由于C2和C4的存在，Q2是零電壓關(guān)斷。此時(shí)VAB=VC2，VAB的極性自零變?yōu)樨?fù)，變壓器副邊繞組電勢(shì)下正上負(fù)，整流二極管D6導(dǎo)通。整流管D5，D6同時(shí)導(dǎo)通，將變壓器副邊繞組短接，這樣變壓器副邊繞組電壓為零，原邊繞組電壓也為零，VAB直接加到諧振電感上。(5) 開(kāi)關(guān)模態(tài)4,[t3,t4],在t3時(shí)刻，D4自然導(dǎo)通，將Q4的電壓箝在零位，此時(shí)開(kāi)通Q4，Q4是零電壓開(kāi)通。雖然此時(shí)Q4已經(jīng)開(kāi)通，但Q4不流過(guò)電流，原邊電流從D4流通。原邊諧振電感的儲(chǔ)能回饋給輸入電源。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，這樣電源電壓V1加在諧振電感的兩端，原邊電流線性下降。當(dāng)原邊電流從Ip(t4)降到零，二極管D4和D自然關(guān)斷，S3，S4中將流過(guò)電流。(6) 開(kāi)關(guān)模態(tài)5,[t4,t5],原邊電流由正值過(guò)零，并且向負(fù)方向增加，此時(shí)Q3，Q4為原邊電流提供通路。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V1，原邊電流反向增加。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(kāi)關(guān)模態(tài)結(jié)束。(7) 開(kāi)關(guān)模態(tài)6,[t5,t6],在這段時(shí)間里，電源給負(fù)載供電，原邊電流增加。在t6時(shí)刻，Q3關(guān)斷，移相全橋變換器開(kāi)始另半個(gè)周期的工作，其工作過(guò)程類(lèi)似于上述的半個(gè)周期，這就是移相全橋ZVS變換器的工作過(guò)程。當(dāng)移相全橋應(yīng)用于本課題時(shí)需要解決的幾個(gè)問(wèn)題有:。2. 全橋變換器因功率管的不一致性以及驅(qū)動(dòng)電路的分散性， 容易使高頻變壓器原邊的正負(fù)脈沖電壓不對(duì)稱(chēng)，產(chǎn)生直流偏磁，若不采取措施加以抑制，長(zhǎng)時(shí)間工作，變壓器磁芯會(huì)飽和，使功率開(kāi)關(guān)管損壞。所以，必須解決直流偏磁的問(wèn)題。這幾個(gè)問(wèn)題會(huì)在下一節(jié)給出解決方案。三、研究步驟、方法及措施 ，研究基于全橋移相的雙極性輸出DC/DC變換器的結(jié)構(gòu)原理，了解其發(fā)展現(xiàn)狀。，主功率開(kāi)關(guān)器件實(shí)現(xiàn)軟開(kāi)關(guān)；建立起數(shù)學(xué)模型；選擇適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)器，通過(guò)計(jì)算初步確定主電路和調(diào)節(jié)器參數(shù)。，結(jié)合仿真結(jié)果優(yōu)化系統(tǒng)參數(shù)。對(duì)于上一節(jié)提到的問(wèn)題，初步的解決方案是：，保證滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的同時(shí)，副邊占空比丟失最小，但是這種方法需合理的選擇、設(shè)計(jì)飽和電感，增加了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。，在變壓器原邊串聯(lián)一無(wú)極性的電容，濾除引起變壓器直流偏磁的直流電壓，從而達(dá)到抑制直流偏磁的目的。，設(shè)計(jì)為全橋整流，并且將變壓器設(shè)計(jì)為副邊帶中間抽頭的變壓器，具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖2. 。四、研究工作進(jìn)度 第12周 畢業(yè)設(shè)計(jì)初期工作第3周 畢業(yè)設(shè)計(jì)前期 閱讀文獻(xiàn)，收集資料。確立初步設(shè)計(jì)方案。第4周 開(kāi)題考核 完成開(kāi)題報(bào)告和文獻(xiàn)綜述第59周 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期 完善設(shè)計(jì)方案，翻譯外文資料，撰寫(xiě)論文初稿。第10周 中期考核第1115周 畢業(yè)設(shè)計(jì)后期 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫(xiě)論文。第16周 論文評(píng)審第17周 論文答辯六、指導(dǎo)教師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽字： 年 月 日七、系級(jí)教學(xué)單位審核意見(jiàn)：審查結(jié)果： □ 通過(guò) □ 完善后通過(guò) □ 未通過(guò) 負(fù)責(zé)人簽字： 年 月 日附錄2 附錄2燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱(chēng)： 基于全橋移相的雙極性輸出DC/DC變換器研究學(xué)院（系）： 里仁學(xué)院 年級(jí)專(zhuān)業(yè)： 應(yīng)電084 學(xué)生姓名： 王金彪 指導(dǎo)教師： 張純江 完成日期： 2012年3月19日 一、課題國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀從20世紀(jì)90年代中期，ZVS移相全橋軟開(kāi)關(guān)技術(shù)已廣泛地應(yīng)用于中、大功率電源領(lǐng)域。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)PS FB ZVS PWMDC/DC變換器的研究多集中在如何改善變換器性能的研究上，如減小占空比丟失，減小電路的環(huán)流損耗，提高變換器的效率，增大輸入電壓和負(fù)載變化范圍等，對(duì)實(shí)際應(yīng)用中帶隔直電容的變換器的工作過(guò)程及隔直電容對(duì)變換器性能的影響，具體分析很少，相關(guān)的理論設(shè)計(jì)依據(jù)也不夠完整。二、研究主要成果 PS FB ZVS PWM DC/DC變換器開(kāi)關(guān)管工作在ZVS方式，適用于高頻、大功率、開(kāi)關(guān)器件采用MOSFET的應(yīng)用場(chǎng)合。但是這類(lèi)變換器存在一些問(wèn)題，如續(xù)流階段原邊電流較大，開(kāi)關(guān)管通態(tài)損耗增大；滯后橋臂在輕載時(shí)難以實(shí)現(xiàn)ZVS，限制了變換器的負(fù)載變化范圍；副邊占空比丟失等問(wèn)題。為此，有研究者提出了用增加勵(lì)磁電流的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)滯后橋臂ZVS，增大負(fù)載變化范圍。但是該方法增大了原邊電流值，使得開(kāi)關(guān)管通態(tài)損耗和變壓器損耗增大。又有人提出用飽和電感代替線性的諧振電感，保證滯后橋臂實(shí)現(xiàn)ZVS的同時(shí)，使副邊占空比丟失最小，但是這種方法需合理的選擇、設(shè)計(jì)飽和電感，增加了電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。為了提高副邊有效占空比，在負(fù)載、輸入電壓大范圍變化時(shí)保證滯后橋臂開(kāi)關(guān)管的ZVS條件，又產(chǎn)生了增加輔助電路的方案，但仍不能很好的解決副邊占空比丟失和滯后橋臂開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)ZVS相矛盾的問(wèn)題，且增加了電路的復(fù)雜性。阮新波，嚴(yán)仰光等基于電流增強(qiáng)原理，提出在滯后橋臂并聯(lián)輔助網(wǎng)絡(luò)，在滯后橋臂開(kāi)關(guān)管換流過(guò)程中，使原邊電流和輔助電路電流同時(shí)流入或流出滯后橋臂中點(diǎn)，可以在任意負(fù)載實(shí)現(xiàn)滯后橋臂的ZVS，大大提高了副邊有效占空比。上述方法都是從電路結(jié)構(gòu)出發(fā)，提出改善變換器性能的各種方法。三、發(fā)展趨勢(shì)： 移相控制方式是自80年代末以來(lái)在全橋變換電路中廣泛應(yīng)用的一種軟開(kāi)關(guān)控制方式。實(shí)際上，在20世紀(jì)80年代初，我國(guó)科學(xué)家研究員方資端在美國(guó)完成一項(xiàng)逆變器研究課題時(shí)，已實(shí)現(xiàn)了3kW，150kHz，移相控制DC．AC全橋變換器模塊，應(yīng)用了類(lèi)似原理，提高了模塊效率，但當(dāng)時(shí)沒(méi)有軟開(kāi)關(guān)技術(shù)的概念。全橋變換器多用在中大功率場(chǎng)合，其控制方式較多，大概可以分為三種：一種為常規(guī)的脈寬調(diào)制(PWM)控制方式，又稱(chēng)為雙極性控制方式；還有一種為有限雙極性控制方式，最后一種為移(phase．shiftedcontr01)PWM控制方式。其中，移相PWM控制方式結(jié)合了諧振變換技術(shù)與常規(guī)PWM變換技術(shù)，是目前研究應(yīng)用較多的一種控制方式?？偨Y(jié)國(guó)內(nèi)外研究成果，移相全橋變換器的發(fā)展趨勢(shì)有：。，滿足高性能變換器對(duì)快速性、可靠性和實(shí)時(shí)控制性的要求。四、存在問(wèn)題移相全橋變換器在MOSFET的開(kāi)關(guān)速度不太理想時(shí)，對(duì)變換器效率的提升起了很大作用，但也存在一些問(wèn)題。其一，增加一個(gè)諧振電感，導(dǎo)致的體積與損耗增大，并且諧振電感的電氣參數(shù)需要保持一致性，這在制造過(guò)程中是比較難控制的。其二是輕載時(shí)難以實(shí)現(xiàn)ZVS，使得它不適合應(yīng)用于負(fù)載大范圍變化的場(chǎng)合。五、主要參考文獻(xiàn) [1] 王兆安,(第四版).機(jī)械工業(yè)出版社,2000:170178．[2] (第3版)機(jī)械工業(yè)出版社,2003:5976.[3] （第2版）電子工業(yè)出版社，2010:122150.[4] 阮新波,1999:2240[5] 張占松,:電子工業(yè)出版社,1998．[6] 許會(huì)軍,(1).[7] (1).[8] ,28(3)..[9] 邱爽,(4).[10] 阮新波, DC/,15(2).[11] Sabate J A。Vlatkovic V Design considerations for highvoltage, high power fullbridge zerovoltageswitched PWM converter.[12] S