【正文】 激變換器具有電路簡(jiǎn)單、輸入輸出電壓隔離、成本低、可靠性高、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單、容易實(shí)現(xiàn)多路輸出等優(yōu)點(diǎn)，因此在中小功率開關(guān)電源產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。目前國(guó)內(nèi)外許多科研人員在研究能否實(shí)現(xiàn)以及如何實(shí)現(xiàn)無諧振網(wǎng)絡(luò)的軟開關(guān)變換器技術(shù)，并已取得了一些進(jìn)展?，F(xiàn)在的軟開關(guān)變換器技術(shù)無一例外的應(yīng)用了諧振原理，電路中存在串聯(lián)或并聯(lián)的諧振網(wǎng)絡(luò)。為此，此類變換器在中大功率場(chǎng)合得到廣泛應(yīng)用，并具有如下優(yōu)點(diǎn):（1）采用PWM控制方式，實(shí)現(xiàn)恒定頻率控制；（2）輔助電路只是在開關(guān)管開關(guān)時(shí)工作，其他時(shí)間不工作，而且是與主功率；回路相并聯(lián)，不需要處理很大的環(huán)流能量，從而減小了電路的導(dǎo)通損耗；（3）輔助電路的工作不會(huì)增加主開關(guān)管的電壓和電流應(yīng)力；（4）電路可以在很寬的輸入電壓和輸出負(fù)載變換范圍內(nèi)在軟開關(guān)條件下工作。開關(guān)轉(zhuǎn)換結(jié)束后，電路又恢復(fù)到正常的PWM工作方式。零轉(zhuǎn)換PWM變換器包括零電壓轉(zhuǎn)換和零電流轉(zhuǎn)換變換器，其諧振網(wǎng)絡(luò)是與主開關(guān)并聯(lián)的。此外，儲(chǔ)存在諧振電感內(nèi)的能量對(duì)電源電壓和負(fù)載電流有很強(qiáng)的依賴性，因此零開關(guān)條件對(duì)電源電壓和負(fù)載電流的變化敏感，在輕載時(shí)可能失去零開關(guān)條件，從而限制了軟開關(guān)工作范圍。它只利用諧振實(shí)現(xiàn)換相，換相完畢后仍采用PWM工作方式，從而既能克服硬開關(guān)PWM在開關(guān)過程中缺陷，又能保留硬開關(guān)PWM變換器的低穩(wěn)態(tài)損耗和低穩(wěn)態(tài)應(yīng)力的優(yōu)點(diǎn)。零開關(guān)PWM變換器是PWM電路與QRC電路的結(jié)合，它既可以通過諧振像QRC電路一樣為主功率開關(guān)管創(chuàng)造零電壓或零電流開關(guān)條件，又可以使電路像常規(guī)的PWM電路一樣，通過恒頻占空比調(diào)制來調(diào)節(jié)輸出電壓。此外，根據(jù)諧振軟開關(guān)技術(shù)原理，人們還提出過在PWM開關(guān)內(nèi)綜合準(zhǔn)諧振零電流和準(zhǔn)諾振零電壓的多諧振開關(guān)，它一般能實(shí)現(xiàn)開關(guān)管的零電壓開關(guān)，但還是只能采用頻率控制方法。因?yàn)殚_關(guān)器件工作頻率不恒定，為保持輸出電壓在各種條件下基本不變，必須采用變頻控制方法，然而這種控制方式比PWM變換器復(fù)雜，而且變壓器、電感等磁性元件要按最低頻率設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)設(shè)計(jì)困難。由于運(yùn)行中，變換器工作在諧振模式的時(shí)間只占一個(gè)開關(guān)周期中的一部分，其余時(shí)間都是運(yùn)行在非諧振模式，所以稱之為準(zhǔn)諧振變換器，相應(yīng)的“諧振開關(guān)”稱為準(zhǔn)諧振開關(guān)。根據(jù)開關(guān)管與諧振電感和諧振電容的不同結(jié)合，諧振開關(guān)可分為零電流諧振開關(guān)和零電壓諧振開關(guān)兩類。從而既保持了PWM技術(shù)的特點(diǎn)，又實(shí)現(xiàn)了軟開關(guān)技術(shù)，使軟開關(guān)PWM變換器成為目前最具發(fā)展和應(yīng)用前景的變換器。軟開關(guān)技術(shù)的基本思想是在常規(guī)PWM變換器的拓?fù)浠A(chǔ)上，附加一個(gè)諧振網(wǎng)絡(luò)，諧振網(wǎng)絡(luò)一般由諧振電感、諧振電容和功率開關(guān)組成[6,7]。但這有賴于整個(gè)電子工業(yè)技術(shù)水平的提高:其次從變換器結(jié)構(gòu)和控制上改善功率開關(guān)器件的開關(guān)性能，為此人們提出了許多相應(yīng)的技術(shù)，如無損緩沖技術(shù)、軟開關(guān)技術(shù)等。因而，減少開關(guān)損耗、提高開關(guān)頻率成為目前電力電子技術(shù)的前沿課題。(4)二極管反向恢復(fù)問題：二極管由導(dǎo)通變?yōu)榻刂箷r(shí)存在著反向恢復(fù)期，在此期間內(nèi)，二極管仍處于導(dǎo)通狀態(tài)，若立即開通與其串聯(lián)的開關(guān)器件，容易造成直流電源瞬間短路，產(chǎn)生很大的沖擊電流。(2)感性關(guān)斷問題：電路中難免存在感性元件(引線電感、變壓器漏感等寄生電感或?qū)嶓w電感)，當(dāng)開關(guān)器件關(guān)斷時(shí)，由于通過該感性元件di/dt很大，感應(yīng)出很高的尖峰電壓加在開關(guān)器件兩端，易造成電壓擊穿。但是，傳統(tǒng)PWM變換器中的開關(guān)器件工作在硬開關(guān)狀態(tài)，硬開關(guān)工作的四大缺陷妨礙了開關(guān)器件工作頻率的提高：(1)開通和關(guān)斷損耗大：在開通時(shí)，開關(guān)器件的電流上升和電壓下下降同時(shí)進(jìn)行；關(guān)斷時(shí)，電壓上升和電流下降同時(shí)進(jìn)行。 軟開關(guān)PWM技術(shù)隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，功率變換器在開關(guān)電源、電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制、高頻感應(yīng)加熱、焊接電源、電網(wǎng)的無功補(bǔ)償和諧波治理等眾多領(lǐng)域得到日益廣泛的應(yīng)用。因而，在工業(yè)應(yīng)用中，對(duì)該電路進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)顯得尤為重要[5]。其次，變壓器磁芯工作在一、三象限，從而提高了磁芯的利用率:此外，可以為其它技術(shù)的順利實(shí)施創(chuàng)造良好的外部環(huán)境，允當(dāng)技術(shù)平臺(tái)。與單端正激變換器相比，有源箱位ZVSPWM正激變換器更具有實(shí)用價(jià)值。dy/dt和di/dt大，EMI問題難以處理。而傳統(tǒng)的單端正激拓?fù)?，由于其磁特性工作在第一象限，并且是硬開關(guān)工作模式，決定了該電路存在一些固有的缺陷:變壓器體積大，損耗大。當(dāng)今，節(jié)能和環(huán)保己成為全球?qū)哪茉O(shè)備的基本要求[4]。單端正激變換器拓?fù)湟云浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、成本低廉而被廣泛應(yīng)用于獨(dú)立的離線式中小功率電源設(shè)計(jì)中。推挽變換器驅(qū)動(dòng)電路容易實(shí)現(xiàn)，磁芯利用率高，且能夠自動(dòng)抑制偏磁，缺點(diǎn)是開關(guān)管電壓應(yīng)力大，適用于輸入電壓較低的中小功率場(chǎng)合。每一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)都有其優(yōu)點(diǎn)和不足，往往適用于某一電路或應(yīng)用場(chǎng)合。下圖給出四種常見的非隔離型電路拓?fù)洹７歉綦x型電路輸入和輸出不隔離，它們比隔離型電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，但多數(shù)應(yīng)用需要開關(guān)電源的輸出端與輸入端隔離，或需要多路相互隔離的輸出，所以隔離型電路的應(yīng)用較廣泛。 開關(guān)電源電路拓?fù)銬C/DC變換器的分類方法有很多，以是否電氣隔離來分類，DC/DC變換器分為帶隔離變壓器和不帶隔離變壓器兩大類。所以 ，DC/DC變換技術(shù)是開關(guān)電源技術(shù)的一個(gè)重點(diǎn)，也是開關(guān)電源技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)。而照明雖然還是以交流電壓供電為主，但是隨著LED(low emitting diode)技術(shù)(主要是白光合成技術(shù))的發(fā)展以及應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)展，直流電壓供電的產(chǎn)品額會(huì)逐漸擴(kuò)大。目前世界上電源產(chǎn)品中DC/DC部分己經(jīng)成為最主要、最核心的部分。采用有源箝位支路實(shí)現(xiàn)正激變換器變壓器磁復(fù)位，比上述3種傳統(tǒng)的方法優(yōu)越，主輔開關(guān)均可實(shí)現(xiàn)零電壓通斷，這正是零電壓ZVSPWM技術(shù)在正激變換器中的具體應(yīng)用[2]。無損LCD緩沖網(wǎng)絡(luò)正激變換器[3]的優(yōu)點(diǎn)是磁化能量無損地回饋到電網(wǎng)中，占空比d0. 5。RCD鉗拉正激變換器的優(yōu)點(diǎn)是磁復(fù)位電路簡(jiǎn)單，占空比d可以大于0. 5，功率開關(guān)承受電壓應(yīng)力較低。采用磁復(fù)位繞組正激變換器川的優(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟可靠，磁化能量無損地回饋到直流電網(wǎng)中去。而由于正激DC/DC變換器具有電路拓?fù)浜?jiǎn)單，輸人輸出電氣隔離，電壓升、降范圍寬，易于多路輸出等優(yōu)點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于中小功率電源變換場(chǎng)合[2]。電力電子器件、控制技術(shù)、變流技術(shù)不斷發(fā)展，又促進(jìn)了開關(guān)電源性能日趨優(yōu)化。開關(guān)電源是電力電子技術(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域[1]。關(guān)鍵詞　有源箝位 正激變換器 軟開關(guān) IIIAbstractNowadays, the forward converter plays a more and more important role in low and middle power application. But, despite its merits, the traditional singleended forward converter has some shortings, such as simple circuit, low parts count, low output, low output ripple, etc, it also has some shortings. Firstly, the working mode of transistor is hard switch, which cause the difficulty to improve the switching frequency. Secondly, it needs a magnetic reset circuit and the magnetic core only works in No. l quadrant. The development trend of the Switching Mode Power Supply (SMPS) is soft switching with high frequency, high power density and high efficiency. It is clear that the traditional singleended forward converter is difficult to adapt to the trend, so, it is necessary to find a novel topology. The active clamp ZVSPWM forward converter has been answered for with the merits of the soft switch t – technique and the magnetic reset technique.In this paper, the principle of the operation of the active clamp ZVSPWM forward converter is analyzed, including the effect of the clamp voltage. Then, according to the study of the softswitching, the design of the active clamp ZVSPWM converter is achieved Lastly, Pspice simulation of the active clamp ZVSPWM forward converter was achieved, and the simulation parameters were used to optimize the design. The validity of the theoretical and the superiority of the converter was analysis.Keywords　activeclamps forward converter soft switching目 錄摘 要 IAbstract II第1章 緒論 1 課題背景 1 開關(guān)電源電路拓?fù)洹? 軟開關(guān)PWM技術(shù)………………………………………………4 本文所研究的主要內(nèi)容…………………………………………7第2章 有源箝位正激變換器 7 磁復(fù)位技術(shù) 7 磁復(fù)位技術(shù)比較 …………………………………………8 有源箝位正激變換器的優(yōu)點(diǎn)……………………………13 三種結(jié)果的比較…………………………………………13 傳統(tǒng)的單端正激變換器………………………………………14 工作原理…………………………………………………15 有源箝位正激變換器…………………………………………17 基本工作原理 …………………………………………18 第3章 有源箝位正激變換器的設(shè)計(jì)…………………………………23 主電路原件選擇及參數(shù)設(shè)計(jì)…………………………………23 功率開關(guān)的選擇…………………………………………23 箝位電容的設(shè)計(jì)…………………………………………23 功率變壓器設(shè)計(jì)…………………………………………25 輸出濾波電路設(shè)計(jì)………………………………………26 輸出二極管選擇…………………………………………26 主開關(guān)機(jī)輔助開關(guān)實(shí)現(xiàn)條件設(shè)計(jì)………………………27 控制電路設(shè)計(jì) …………………………………………………30第4章 仿真分析…………………………………………………………33 開環(huán)仿真 ………………………………………………………33 閉環(huán)仿真 ………………………………………………………34結(jié)論………………………………………………………………………35參考文獻(xiàn) 36致謝 38附錄一……………………………………………………………………39附錄二……………………………………………………………………44附錄三……………………………………………………………………49目錄的頁碼重新整理一遍第一章 緒論第1章 緒論 課題背景近年來，電力電子裝置在國(guó)民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用日趨廣泛，電力電子技術(shù)已成為工程技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文詳細(xì)分析了有源箝位正激變換器的工作原理，通過對(duì)軟開關(guān)等技術(shù)的研究，完成了有源箝位正激變換器的設(shè)計(jì)，推到了主要原件的設(shè)計(jì)公式，包括箝位電容，輸出濾波器等。很顯然，傳統(tǒng)的單端正激變換器很難適應(yīng)這一發(fā)展趨勢(shì)，因此，必須找到一種新型的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。其次，需要磁復(fù)位電路，且磁芯只工作在第一象限。盡管傳統(tǒng)的單端正激變換器有諸多優(yōu)點(diǎn)，如電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，元件數(shù)量少，輸出紋波小等，但是也有其缺點(diǎn)。本任務(wù)書一式二份，教師、學(xué)生各執(zhí)一份。（輸入章及標(biāo)題）燕山大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 一種有源箝位正激變換器的設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）里仁學(xué)院年級(jí)專業(yè) 04級(jí)電氣工程及其自動(dòng)化學(xué)生姓名 王巍 指導(dǎo)教師 沈虹 答辯日期 2008年6月22日III燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)號(hào)041203032007學(xué)生姓名王巍專 業(yè)班 級(jí)里仁應(yīng)用電子043課題題 目一種有源箝位正激變換器的設(shè)計(jì)來 源自選主要內(nèi)容 掌握正激變換器的工作原理 比較復(fù)位繞組法RCD箝位法以及有源箝位等復(fù)位技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 分析帶有有源箝位電路的正激變換器工作過程 分析軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)的條件 系統(tǒng)主電路控制電路分析及參數(shù)設(shè)計(jì) 系統(tǒng)閉環(huán)仿真研究，分析系統(tǒng)的穩(wěn)定性和動(dòng)態(tài)響應(yīng)基本要求輸入直流電壓：4