【正文】 變壓器 的原邊電壓 Vab 為零 ， 副邊的反射電壓加到 漏感上 使得原邊電流迅速 下降 。 Cc 提供 負載 電流 。 此 模式結束后，原邊電流降為零。 ip = ?????? ???????????? ?? (17) [t5t6] 模式 七 [t6t7] T6 時刻 ， 原邊 電流 復位 為零 ， Cc 經過 dh 進行 續(xù)流 ， 續(xù)流 期間 關斷 S4， S4 為 零電流關斷 。 此外， 整流橋 電壓 被 Vcc 鉗位 。 經過 一段較小延時后， 鉗位 電容 Cc 的 電壓 降為零 ，負載電流通過整流橋的四第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 10 個二極管 繼續(xù) 續(xù)流， 于 t7 時刻開 通 S2， 由于 原邊 漏感 Lk 的存在 ，原邊 電流 ip 線性 增加， 故 S2 為 零電流開通 。 t67 = 2????(???????? 。??0)???? (18) [t6t7] 前 半個 工作周期 t0t7 結束 ， 后半個工作周期與之類似 。 167。 變換器 軟開關實現的條件 ZVZCS 混合了超前橋臂開關的 ZVS 和滯后橋臂開關的 ZCS。超前橋臂開關 的 ZVS 的實現方式與常規(guī) ZVS 全橋 PWM 變換器是類似的。而滯后橋臂開關的 ZCS 則是由在續(xù)流期間復位原邊電流實現 的 。 1. 超前橋臂 實現 零電壓 開關 的條件 超前橋臂 的零電壓開關是在自身并聯的結電容 充放電 條件完成的，因此，其條件有 如下 兩個： ① 諧振電路本身 應該能保證開關管 并聯 電容通過諧振 可以完全 放電。 ② 驅動信號必須在開關管 的 并聯電容完全放電（兩端電壓降為零）后給出。即 同一 橋臂的 兩個 開關管的 的死區(qū)時間應該 大Td 1d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1D 2D 4L kV i ni c燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 11 于并聯電容的充放電時間。 2． 滯后橋臂實現 零電流 開關 的 條件 滯后橋臂開關管 的 Q2 和 Q4 的零電流開關條件是通過原邊漏感和副邊的鉗位 電容 Cc 的諧振，使原邊電流 最終 諧振到零實現的。因此如果 電路滿足 了 零電流關斷條件，則 自然滿足 零電流開通條件 。零電流 開關條件同零電壓條件一樣 也是兩個 方面： ① 諧振 電路本身應該能保證 原邊電流 ip 通過 諧振可以下降為零 。 ② Q2 和 Q4 的 驅動信號應該在原邊電流降為零 之后 給出。 由 ② 知道 ，電路的實際占空比 受到了 一定的限制 ， 因此 輔助 電容 應該 盡可能小來實現最大占空比。 本章主要分析了副邊采用輔助鉗位 電容的 ZVZVS FBPWM 變換器的工作原理， 其中 不僅有 開關管 的具體工作 狀況 ，更重要的是對相關元器件 （ 電容、 電感 、 二極管 ） 的工作 方式 進行了 仔細 研究，并 對電路拓撲的各個階段的工作模式 轉換 進行了深入的分析 。 第三章 電路參數設計 參數 設計對整個系統(tǒng)的設計起著 舉足輕重 的作用， 參數 設計精確，器件選擇合理，不僅大大提高了研發(fā)設計的效率，更是 優(yōu)化 了系統(tǒng)，減少不必要的麻煩。 本 變換器由主電路， 輔助電路 構成。其中主電路又包括逆變全橋 、隔離 變壓器 、輸出 整流橋三部分 ； 輔助電路包括鉗位電容 、小二極管 兩部分 。 167。 主電路 拓撲 設計 167。 逆變全橋部分 逆變全橋 采用 絕緣柵 雙極性晶體管 （ IGBT） 功率管 輸入電感 Lk=15uh 第二章 移相全橋 ZVZCS 變換器 12 167。 變壓器 隔離部分 變壓器 原副邊匝數 比 n=?????? ????? =?????? ? (????+2???? +??????)/? =15 167。 整流橋 部分 整流橋采用 四個快恢復二極管 ， 其 通態(tài) 壓降 Vd = 167。 輔助 網絡 及 輸出濾波電路 設計 輸出濾波電感 Lf= ????2＊ (2????)???? ,1? ??????????n 。Vlf。2Vd=73uh 輸出濾波電容 C0= ????8????(2????)2△??[1? ??0???????? 。??????。2????]?100 = 750???? 輸出功率 P=U178。 R? =144W 負載 R=4Ω 輔助鉗位電容 Cc= 第四章 模擬 仿真及 分析 對 系統(tǒng)進行模擬仿真是 研究的 一個重要環(huán)節(jié)， 其 目的 在于 ：在進行 實物實驗 之前，先 搭建 一個 模擬 的實驗環(huán)境，對 所需 的實驗結果進行一個模擬發(fā)生，從而減小設計研發(fā)的盲目性 ， 提高科研效率。本 論文通過 對 變換器 進行 仿真分析，來驗證第二 章 的工作原理 及 對 變換器的輸出結果 進行 分析 。 167。 簡介 PSIM 是一款專門為 電力電子和電動機 控制設計 的仿真軟件 ， 功能 很 實用，也很強大 。與 其他仿真軟件相比， PSIM 的 最大優(yōu)點就是燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 13 界面簡潔， 操作 方便。 用戶 可以直接從其元件庫里選取自己所需要的 元器件 ，修改參數后 使用，也可以 自己 搭建具有一定 功能的電路模塊投入 實驗 。 167。 仿真 模型的建立 在 基于主電路與 控制 電路 的 工作原理上，構建了 模擬 仿真系統(tǒng)。用來 減少 試驗 設計 中的盲目 性 。 根據 各個電路模塊的工作原理，可以在仿真軟件 上 搭建出設計好的電路系統(tǒng)，再運行仿真，即可得到系統(tǒng)的模擬輸出與 測試點 的電壓 或 電流信號波形。 167。 主電路模型 建立 隔 離 降 壓 整 流 濾 波全 橋 逆 變電 壓 反 饋 移 相 全橋 PWM 變換器是在中大功率 DC/DC 變換電路中使用 最為廣泛 的電路拓撲形式之一。移相 PWM 控制方案利用功率 管的 結電容以及 高頻變壓器的漏電感作為諧振元 件，使開關管 可以做到 零電壓開通和關斷。從而大大 地降低了電路的開關損耗和開關噪聲，減少了器件 在開關過程中產生的電磁干擾，為變換器提高開關頻率、提升效率、減少 尺寸及重量提供了良好的條件。同時 該 變換器還 保持了 電路拓撲簡潔、控制方式簡單 、開關頻率固定 、元器件的電壓和電流應力小等一系列優(yōu)點 。 由 上圖可以 知道 ，該變換器的主電路主要 由 全橋逆變電路、隔離變壓器降壓、 輸出 整流濾波三大環(huán)節(jié)構 。 其中 。逆變 全橋 開關管的燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 15 控制方式是由 PWM 移相 脈沖進行控制 ； 隔離變壓原邊 接 有輸入濾波電感； 變壓器 的副邊輸出方波 電壓經過 全橋整流 電路 加之濾波環(huán)節(jié)，最終生成穩(wěn)定直流電壓輸出。 167。 移相 PWM 脈沖 的生成 本 論文所研究的變換器使用的控制芯片是 移相 控制芯片UC3875。 但是 PSIM 中 沒有 現成的 3875 芯片 的 模塊 ，所以需要自己利用 PSIM 中的一些器件來 構成移相 生成電路 ， 模擬移 相 脈沖的生成 。 如圖 ，時鐘電源 產生 40KHZ 的方波信號 ，此信號經過 D 觸發(fā)器2 分頻 后，生成兩路 20KHZ 且 互補的方波 PWM 脈沖 ，這兩路脈沖用來控制滯后橋臂 的 兩個開關管。 Ramp 端口 產 生 40KHZ 的 鋸齒波。輸出信號與基準信號 進行比較后生成誤差信號。此 誤差 信號輸入后分成兩路： 其中的一路與 1V 基準 電壓比較， 如果 誤差信號小于 1V，生成 180176。 相移， 使得 Q1 與 Q2， Q3 與 Q4 同相 ，封鎖功率輸出 ；誤差信號的另一路與鋸齒波比較決定 移相角度 的大小。 兩路 比較器的輸出 分別 經過或非門后再宋瑞 SR 觸發(fā)器 的 S R 輸入端 。 SR 觸發(fā)器的 輸出端的輸出信號送至異或門的一 端 輸入 ， 異或門的 另一個 輸入 接 D 觸發(fā)器 的 輸出端 。 最后 ，異或門的輸出 是 產生了一定移向 角度 的 PWM 脈沖，其中 一路 控制超前橋臂 的 S1 開關， 另一路經過 反向 門后 控制超前 橋臂 的 S3。四路移相 驅動脈沖的每一路都設置了一定的死區(qū)間隔。 第四章 模擬 仿真分析 16 移相脈沖 生成 電路 167。 反饋電路構成 閉環(huán) 電壓 閉環(huán)反饋是 單環(huán) 控制， 結構 比較簡單 ， 是 以 輸出 電壓作為反饋信號來對變換器進行調節(jié)。 移 相 生 成 電 路 功 率 變 換 濾 波P I U 0UrUf 在 該結構流程 圖 中 ， Uf 為 輸出電壓反饋 信號 ， Ur 為 輸出電壓參考值。二者的 誤差 信號經過比例積分調節(jié)器 PI 后送達 脈沖 移相生成 電路，產生四路 PWM 脈沖 驅動信號 ，再 經過 驅動 電路后驅動 IGBT 來進行功率變換 ， 最終經過濾波電路后輸出所需直流 電壓 信號。 4 0 k H zS E TC L RD=000T i m e d e l a y 1=000=000=000T i m e d e l a y 3T i m e d e l a y 2T i m e d e l a y 4 = 1000 = 1000S E TC L RSRD C燕山大學本科 畢業(yè)設計（論文） 17 167。 仿真 結果及其分析 通過上述 分析，最終 在 PSIM 軟件 上建立了系統(tǒng)的 閉環(huán)模擬 仿真模型 ， 得 到 了所需的 數據 。 用 Visio 軟件 畫出仿真電路圖如下 167。 電路各 工作模式 仿 真 仿真（ simulatian） 通過 對系統(tǒng) 模擬 的試驗 來 研究系統(tǒng) 特點 與 性能 ，又稱模擬，是一種 實用 有效的研究手段。 電路仿真是 指仿真軟件在計算機 上 對已構建 的 電路 進行 模擬 ，并提供電路 所需 電 源 或相應的輸入信號， 最后 在 電腦 屏幕上模擬示波器 給 出測試點 的對應 波形 或描繪 出相應的波形。 Td 1 d 2d 3 d 4d cd hL 0C cC 0RD 3D 1 D 2D 4L kV i n4 0 k H zS E TC L RD=000T i m e d e l a y 1=000=000=000T i m e d e l a y 3T i m e d e l a y 2T i m e d e l a y 4 = 1000 = 1000S E TC L RDD C第四章 模擬 仿真分析 18 由第三章電路 各 工作 模式分析， 可以 知道輸入直流電壓經過逆變 成 交流后再經整流后 輸出 電壓應為直流穩(wěn)定 電壓 ，且 超前 橋臂和滯 后 橋臂分別實現了 ZVS 和