【正文】 第二個方向是實(shí)現(xiàn)中、小功率開關(guān)電源單片。第一個方向是對開關(guān)電源的控制電路實(shí)現(xiàn)集成化。隨著集成電 路的發(fā)展，開關(guān)電源逐漸向集成化方向發(fā)展，趨于小型化和模塊化。感謝一切我愛和愛我的朋友，他們是我生活和學(xué)習(xí)的動力。 感謝所有在我求學(xué)路上關(guān)心我、幫 助我的人。 參考文獻(xiàn) 33 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 》 ，航空時報， 2021 [3].王兆安，《電力電子技術(shù)》，機(jī)械 工業(yè)出版社， [4].丁道宏，《功率電子學(xué)》，南京航空航天大學(xué)出版社， [5].陳伯時，《 電力拖動自動控制系統(tǒng) 》， 機(jī)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(xué)出版社 [8].陳道煉，胡育文，嚴(yán)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(shè)計(jì)》，中國電機(jī)工程學(xué)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(xué)碩士 學(xué)位 論文 [11].葉慧貞，楊興洲，《開關(guān)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(guān)型變換器的建模與計(jì)算機(jī)仿真》，1999 [13]. , . Pereira, . Farias, . Vieira and L.~ Freitas,“ A 1SKw Operation with 90% Efficiency of a Two Transistor Forward Converter with Nondisspative Snublber”,PESC’96, P696 700 [14]. Ning Sun, Dan Y. Chen and Fred C. h e . “Forward ConverterRegulator Using Controlled transformer”. IEEE Trks. On Power , No. 2, Mar YieTone Chen, Dan Y. Chen and YanPei Wu. [15]. Michael T. Zhang, Milan M. Jovanovic and Fred . Lee, “Analysis and Evaluation of Interleaving Techniques in forward converters”.IEEE Trans. On PE, , July 1998 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 致謝 本論文是在 吳俊娟導(dǎo)師的親切關(guān)懷和精心指導(dǎo)下完成的，在跟隨吳老師做畢業(yè)設(shè)計(jì)的這段日子里，導(dǎo)師的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，待人誠懇的態(tài)度將使我終生受益，時時激勵著我獨(dú)立思考，自己動手練習(xí)，奮發(fā)向上， 在這里對您表示深深的謝意 。 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。 其次由于采用的是交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)： 路相當(dāng) 簡潔，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。 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。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。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。 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。 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 510 閉環(huán)仿真兩路變壓器 原邊電壓 波形 第 5章 仿真分析 31 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 58 為變壓器副邊二極管 D D D7 的 電流 波形 圖 58 閉環(huán)仿真 （ D D D7） 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。 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。 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 53 開環(huán)電路中驅(qū)動信號波形 第 5章 仿真分析 27 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。下半部分是電感電流的波形， 之后電感電流也 ,在 25A~40A 這個范圍內(nèi)穩(wěn)定波動。 【 7】 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 ， 設(shè)其占空比為 進(jìn)行仿真 ， 根據(jù)公式 5402 2 0 .32io VVDK? ? ? ? 得 162oVV? 得到的仿真波形驗(yàn)證了設(shè)計(jì)電路的正確性。 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。 ，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? 原始回路增益函數(shù) ( s) H ( s) G ( s) G ( s)o m vdG ? 其中 H(s) ? ， (s) 1/ ? ，則可得 4 8 22 . 4 5( s ) 1 0 . 2 6 1 0 0 . 9 1 1 0oG ss??? ? ? ? ? 取交越頻率gf=1/5 sf =10KHz,則可求得原始回路函數(shù) (s)oG 在gf的增益為 2 . 4 5| ( j 2 ) | 0 . 0 7 0 11 . 6 3 3 4 . 8 9ogGf j? ??? 則可求得補(bǔ)償網(wǎng) 絡(luò)的增益為 1( j 2 ) 1 4 .2 6 50 .0 7 0 1cgGf? ?? 幅頻特性的轉(zhuǎn)折頻率 1 , 2 451 16692 3 . 1 4 1 . 3 1 0 7 1 0PPf ??? ? ? ? ? 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)函數(shù) (s)cG 兩個零點(diǎn)頻率設(shè)計(jì)為原始回路函數(shù) (s)oG 兩個極點(diǎn)頻率的 1/2，即 1 2 1 , 21 8 3 4 .72Z Z P Pf f f? ? ? 則可求得在零點(diǎn) 1Zf 與 2Zf 之間的增益為 21 48 3 4 . 7( j 2 ) 1 4 . 2 6 5 1 . 21 1 0Z CggfA V G ff ?? ? ? ?? 422 45 1 0( j 2 ) 1 4 . 2 6 5 7 1 . 3 2 51 1 0P CggfA V G ff ? ?? ? ? ?? 至此可以求出補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的電阻值和電容值。 由于補(bǔ)償后系統(tǒng)的gf位于 (s)CG 的零點(diǎn) 2Zf 與極點(diǎn) 2Pf ，于是可求出在零點(diǎn) 1Zf 與 2Zf 之間的增益為 21 ( j 2 )Z CggfAV G ff ?? （ 433） 22 (j 2 )P CggfAV G ff ?? （ 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， 232RR AV? （ 435） 1 1212 ZC fR?? （ 436） 2 3212 PC fR?? （ 437） 3 2312 PC fR?? （ 438） 1 2312 ZR fC?? （ 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。 若原始回路中函數(shù)有兩個相近的極點(diǎn)，極點(diǎn)頻率 1, 2 1 / (2 )PPf LC?? ，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 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 1 2 1, 212Z Z P Pf f f?? （ 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2Pf = 3Pf =（ 1~3） sf ，以減小輸出的高頻開關(guān)紋波。 V 1 ( s )VrefVc ( s )R 3 C 3R 1C 2C 1 R 2 圖 41 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 頻率 1Zf 和 2Zf 之間的增益近似為 211RAV R? （ 430） 在頻率 2Pf 和 3Pf 之間的增益近似為 2 1 3 221 3 3(R R )R RAV R R R??? （ 431） 一般將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的增益交越頻率 gf 設(shè)定在補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的 2Zf 與 2Pf 之間。 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 2211 13311/ /( R )1/ /( R )CSSV sC sCV RsC??? ? ?2 1 1 3 32 1 21 1 2 3 312(1 ) 1 ( R R ) C( C ) (1 ) (1 sR C )sR C sR C CsR C sCC? ? ??? ? ?? （ 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)。12B dB d B?? ， 39。1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2? ? ?? ? ? ?( ) [ ( ) ( ) ( ) ( )S S Sdx d A d A x d B d B u A A x B B u A A d x B B d udt ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 417） 式（ 416）、式（ 417）有 ??sdu 、 ?dx 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 ? 1ssuu ， ? 1dd ， ? 1xx ，則 ??sdu 、 ?dx 可以忽略，同時記 39。1 2 1 2 1 2 1 2? ?? ? ?( ) ( ) ( ) ( )y y d C d C x d C d C x C C x d C C x d? ? ? ? ? ? ? ? ?（ 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 ： ? ?39。1 2 1 2 1 2 1 21 2 1 2 1 2 1 2? ? ?( ) ( ) ( ) ( )? ? ?? ?[ ( ) ( ) ( ) ( )SSSd x x dA d A x dB d B u dA d A x dB d B udtA A x B B d A A dx B B du? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?（ 415） 39。 39。?d d d?? ?x x x?? ?s s su u u?? ?y y y?? 將以上式子代入式（ 417）、（ 418）得 ： 第 4章 主電路小信號模型分析和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)