全桥移相ZVZCS变换器建模与控制策略仿真研究

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移相全桥ZVZCSDCDC变换器综述.

移相全桥ZVZCSDCDC变换器综述.

移相全桥ZVZCSDC/DC变换器综述摘要:概述了9种移相全桥ZVZCSDC/DC变换器,简要介绍了各种电路拓扑的工作原理,并对比了优缺点,以供大家参考。

关键词:移相控制;零电压零电流开关;全桥变换器 1概述所谓ZVZCS,就是超前桥臂实现零电压导通和关断,滞后桥臂实现零电流导通和关断。

ZVZCS方案可以解决ZVS方案的故有缺陷,即可以大幅度降低电路内部的循环能量,提高变换效率,减小副边占空比丢失,提高最大占空比,而且其最大软开关范围不受输入电压和负载的影响。

图1 滞后桥臂零电流开关是通过在原边电压过零期间使原边电流复位来实现的。

即当原边电流减小到零后,不允许其继续反方向增长。

原边电流复位目前主要有以下几种方法: 1)利用超前桥臂开关管的反向雪崩击穿,使储存在变压器漏感中的能量完全消耗在超前桥臂的IGBT中,为滞后桥臂提供零电流开关的条件;图2 2)在变压器原边使用隔直电容和饱和电感,在原边电压过零期间,将隔直电容上的电压作为反向阻断电压源,使原边电流复位,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件; 3)在变压器副边整流器输出端并联电容,在原边电压过零期间,将副边电容上的电压反射到原边作为反向阻断电压源,使原边电流迅速复位,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件。

图3 2 电路拓扑根据原边电流复位方式的不同,下面列举几种目前常见的移相全桥ZVZCSPWMDC/DC拓扑结构,以供大家参考。

图4 1)NhoE.C. 电路如图1所示[1]。

该电路是最基本的移相全桥ZVZCS变换器,它的驱动信号采用有限双极性控制,从而实现超前桥臂的零电压和滞后桥臂的零电流开关。

这种拓扑结构的缺陷是L1k要折衷选择,L1k太小,在负载电流很小时,超前桥臂不能实现零电压开关;L1k太大,又限制了iL1k的变化速度,从而限制了变换器开关频率的提高。

变换器给负载供电方式是电流源形式,电感L1k电流交流变化,输入电流脉动很大,要求滤波电容很大。

ZVZCS移相全桥变换器建模与仿真分析

ZVZCS移相全桥变换器建模与仿真分析
Байду номын сангаас
Ab s t r a c t :T h e p i r n c i p l e o f Z V Z C S ( Z e r o V o l t a g e Z e r o C u r r e n t S w i t c h i n g ) p h a s e s h i t f e d f u l l b i r d g e
c o n v e r t e r i s a n a l y z e d s y s t e ma t i c a l l y ,t h e c o n d i t i o n o f a c h i e v i n g s o t f s wi t c h i n g c o n v c  ̄ e r i s p r o p o s e d, a n d b a s i n g o n t h e c o n c e p t o f t h e e f f e c t i v e d u t y c y c l e o f t h e t r a n s f o r me r S s e c o n d a r y s i d e v o l t a g e . T h e AC s ma l l
卞新 高, 叶 奇, 王 乐义 , 徐 佳 炜
( 河 海大 学 机 电工程 学 院 , 江 苏 常州 2 1 3 0 2 2 ) 摘 要 :系统 地 分析 了零 电压 一 零 电流 ( Z e r o Vo l t a g e Z e r o C u r r e n t S w i t c h i n g ) 移 相 全桥 变换 器 的 工作 原 理. 提 出 了变换 器 实现 软 开关 的条件 , 并在 此基 础上 运 用 了变压 器副 边有 效 占空 比的概 念 , 确 定主 电 路 参数 范 围。结合 B u c k变换 器的 交流 小信 号等 效模 型 , 建立 了Z V Z C S软 开关 全桥 变换 器的 交流 小 信 号 等效模 型。利 用 MA T L A B对 系统 开环 传递 函数进 行仿 真 , 并 进 一 步通过 对 系统的 幅频 、 相 频 特 性 及 阶跃 响应 进行 分析 . 判 断 系统 的 开环及 闭环 稳 定性 。仿 真 结果表 明 系统 在 开环及 闭环 情 况 下均 是 稳 定的 。 并且 相 对 于常规 的 B u c k变换 器具 有更 高稳 定性 。

移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋

移相全桥ZVZC软开关DC_DC稳压电源分析与设计_吕春锋
断电容 Cb 放电,由于阻断电容 Cb 较大,其自身电压在放电过
(e)
4
(f)
5
图 3 换流过程模态
VDR2 流过负载电流。 要实现滞后桥臂零电流,原边电流需在滞后桥臂开通前
减小到零。由开关模态 2 可知,原边电流线性减小:
V (t ) − V (t ) ?V
(1)
i (t) − I ?V (t ? t ) / L
?V (t ) ? V (t ) ? 2 C V / C ?
V ? I ?t / C ? 2 C V / C ? ?V
(5)
一般 Cr垲Cb,式(5)可以简化为:
程中近似不变,而变压器原边电流近似线性减小。
V − I ?t / 2 C
(6)
如图 3(d)所示,开关模态 3 换流过程如下:[t2-t3]期间,阻
通常所说的硬开关,在开通和关断时会产生较大的开关 损耗,开关频率越高,损耗越大。软开关电源是在开关器件通 断条件下,加在其电压上电压为零,即零电压开关(ZVS),或者 通过开关器件的电流为零,即零电流开关(ZCS)。软开关技术 显著解决了元件开关时刻产生的损耗,可以更大幅度地提高 开关频率,这种软开关的方式为缩小电源体积和提高电源效 率创造了条件。移相全桥零电压零电流软开关(ZVZCS)DC-DC 变换器是在移相全桥 ZVS 的基础上发展而来的,其工作模式 基本上克服了 ZVS 和 ZCS 软开关模式的固有缺陷,使全桥变 换器的超前桥臂实现 ZVS,而滞后桥臂实现 ZCS,在中、大功 率开关电源中具有广泛的应用。其超前桥臂的零电压实现是 通过并联电容电压不能突变完成的,滞后桥臂的零电流是通 过串联隔直电容和漏感谐振,从而使电流能量转移到了电容 中,滞后桥臂串接的二极管阻止了关断后的反向电流,减弱了 环路损耗[1]。

ZVS移相全桥变换器的原理与设计

ZVS移相全桥变换器的原理与设计

ZVS移相全桥变换器的原理与设计摘要:介绍移相全桥ZVS变换器的原理,并用UC3875控制器研制成功3kW移相全桥零电压高频通信开关电源。

关键词:移相全桥零电流开关零电压开关准谐振The Principle and Design of Phase shifted Full bridge Zero voltage ConvertorAbstract: The paper introduces the principle of phase shifted full bridge zerovoltage switching convertor.A 3kw full bridge ZVS convertor was developed us ing UC3875 controller.Keywords: Phase shifted full bridge, ZCS, ZVS, Quasi resonance中图法分类号:TN86文献标识码:A文章编号:02192713(2000)11572031引言传统的全桥PWM变换器适用于输出低电压(例如5V)、大功率(例如1kW)的情况,以及电源电压和负载电流变化大的场合。

其特点是开关频率固定,便于控制。

为了提高变换器的功率密度,减少单位输出功率的体积和重量,需要将开关频率提高到1MHz级水平。

为避免开关过程中的损耗随频率增加而急剧上升,在移相控制技术的基础上,利用功率MOS管的输出电容和输出变压器的漏电感作为谐振元件,使全桥PWM变换器四个开关管依次在零电压下导通,实现恒频软开关,这种技术称为ZVS零电压准谐振技术。

由于减少了开关过程损耗,可保证整个变换器总体效率达90%以上,我们以Unitrode公司UC3875为控制芯片研制了零电压准谐振高频开关电源样机。

本文就研制过程,研制中出现的问题及其改进进行论述。

2准谐振开关电源的组成ZVS准谐振高频开关电源是一个完整的闭环系统,它包括主电路、控制电路及CPU通讯和保护电路,如图1所示。

移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器的仿真分析

移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器的仿真分析

移相全桥ZVSPWMDC/DC变换器的仿真分析作者:龙泽彪施博文来源:《消费导刊·理论版》2008年第17期[摘要]本文首先在研究硬开关的缺陷上,提出软开关技术。

对移相控制ZVS PWM DC/DC 变换器的工作原理进行分析研究的基础上,使用PSpice9.2计算机仿真软件对变换器的主电路进行仿真和分析,验证该新型DC/DC变换器的拓扑结构设计的正确性和可行性。

[关键词]软开关 DC/DC ZVS 移相控制 PSpice9.2作者简介:龙泽彪(1985-),男,湖北仙桃人,贵州大学电气工程学院在读硕士研究生,研究方向:异步电机控制;施博文(1985-),男,贵州大学电气工程学院在读硕士研究生,研究方向:电力电子与电气传动。

一、引言随着新型电力电子器件以及适用于更高频率的电路拓扑和新型控制技术的不断出现,开关电源朝着小型化、高效化、低成本、低电磁干扰、高可靠性、模块化、智能化的方向发展。

硬开关DC/DC变换器在电流连续工作模式下会遇到严重的问题,这一般都与有源开关器件的体内寄生二极管有关,其关断过程中的反向恢复电流产生的电流尖峰对开关器件有极大的危害。

本文在对DC/DC变换器的基本工作原理进行分析、研究的基础上,对已经出现的软开关DC/DC变换器拓扑结构进行分析研究,提出的一种新型的DC/DC变换器的拓扑结构,并进行深入的研究。

二、移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的工作原理移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器(Phase-Shifted zero-voltage-switching PWMDC/DC Full-Bridge Converter,PS ZVS PWM DC/DC FB Converter),是利用变压器的漏感或原边串联的电感和功率管的寄生电容或外接电容来实现开关管的零电压开关,其主电路拓扑结构及主要波形如图1所示。

其中,D1~D4分别是S1~S4的内部寄生二极管,C1~C4分别是S1~S4的寄生电容或外接电容,Lr是谐振电感,它包含了变压器的漏感。

ZVZCS全桥变换器模型分析及控制系统设计

ZVZCS全桥变换器模型分析及控制系统设计

路 拓扑之一 , 中 、 在 大功率应用场合更是首选 拓扑 , 很多应用 而在 场合对其性能都有较高 的要求 , 包括效率 、 干扰 、 电磁 功率密度 和 可靠性 等。提高开关频率无疑是提高性能最 为直接 有效 的手段。
但 开关频率增大意味着 开关损 耗 的增 大 , 为解决 这一矛 盾 , 软开
变流技 术
《 气自 化 21年第3卷第3 电 动 ) 1 3 0 期
Z Z S全桥 变 换 器 模 型 分 析 及 控 制 系统 设 计 V C
张宁 云 程善 美
( 华中科技大学 控 制科学与工程系 , 湖北
武汉
4 07 3 04)

要:介绍 了滞后桥臂串联二极管的全桥零 电压零 电流变换器 的结 构 , 分析 了其 工作原理 , 并利用小 信号模 型分 析方法建 立 了数学 模型 , 在此模 型基础上提 出了该全桥零 电压零 电流变换器的电压 电流双环 控制策略 , 最后 给出 了在 MA L B I LN T A /SMU I K仿 真 环境下应用该控制方案的仿 真结果 。
t a e ac oeo t nee bs nt a  ̄ n n yim t d a a o n oue ippr a do e h m t m tam dlfh c v r a do e m l i a aa s e 0 s s i r cdi ts ae e h i l eo r e t h s l gl l s h w t d l nh .Bs nt e h
t e DC mo o .An t h a t o i l t n r s l y t e MAT AB S MUL NK tos w r r s n e . h tr d a e l s ,s me smu ai e u t b h t o s L / I I o l e e p e e td

隔离式移相全桥电路的建模与控制研究

隔离式移相全桥电路的建模与控制研究

摘要随着电力电子技术的发展,作为电能变换装置的DC-DC变换器的应用越来约广泛,隔离式全桥变换器由于高功率,输入输出电气隔离的优点,应用场合广泛,移相控制使得全桥变换器能够实现ZVS软开关工作,进一步减少的变换器的通态损耗,提高了传输效率,广泛应用于对电能质量有着严格要求的航空航天、电力系统等场合中。

本文首先系统地研究了ZVS全桥变换器地具体工作过程,以半个开关周期为例分析了各开关模态的电流回路和持续时间,研究了在ZVS工作时副边整流侧的二极管换向过程,研究了超前桥臂和滞后桥臂各自实现ZVS的条件。

为了验证ZVS工作过程,在Saber仿真软件中搭建了开环仿真模型对开关管的ZVS工作特性进行了验证。

目前,在采用状态空间平均法对全桥电路建模时通常忽略变压器漏感和输出输出滤波电容的ESR,得到的模型并不能准确反映电路自身特性,本文在此基础上提出了一种改进型的小信号模型,该模型包含变压器漏感,输出电容ESR和变换器工作效率等关键参数,并推导了控制到输出及输出阻抗的传递函数,利用Saber搭建仿真模型对模型准确性进行了验证。

针对移相全桥电路的闭环控制和稳定性进行了研究,对电压控制方式和电流控制方式的原理进行了分析,并研究了闭环系统中补偿器的设计流程。

为了提高控制器的性能,在传统PID控制的基础上研究了模糊自适应PID控制方法在全桥变换器中的应用,根据系统输出电压的偏差和偏差的变化率建立模糊规则,在此基础上设计了模糊自适应PID控制器,从而使得PID控制器参数能够动态调整,系统具有更好的动态特性。

为了验证所设计的Fuzzy PID控制器的性能,在Saber和Matlab/Simulink 中搭建了闭环仿真模型,并于传统的PID控制器进行仿真对比。

通过仿真结果的对比可看出,模糊自适应PID控制方式于传统PID方式相比,系统输出电压具有更好的稳定性和动态特性,而且对系统输入电压和负载电阻的大范围变化具有更好的抗干扰性。

ZVS移相全桥变换器的优化设计与仿真

ZVS移相全桥变换器的优化设计与仿真

ZVS移相全桥变换器的优化设计与仿真作者:于仲安葛庭宇何俊杰来源:《现代电子技术》2019年第13期摘 ;要:针对传统的零电压(ZVS)、零电压零电流(ZVZCS)移相全桥变换器的各种缺陷以及实际参数选取困难的问题,采用一种改进型零电压移相全桥软开关变换器,即在原边钳位两个超快恢复二极管与一隔直电容来降低副边电路的寄生震荡以防止变压器进入磁饱和,为进一步提高变换器的效率,副边采用全波整流。

对所设计的电路进行细致的原理分析,给出若干关键值的优化计算过程,并以UC3875作为控制芯片,通过saber仿真验证理论分析的合理性,结果表明电路在实现软开关的同时也抑制了副边整流器件的电压应力,证明了所提优化方案的可靠性。

关键词:软开关变换器; 移相全桥变换器; 零电压开关; 电压应力; 全波整流; 优化计算中图分类号: TN710⁃34; TM743 ; ; ; ; ; ; ; ; ; ; ;文献标识码: A ; ; ; ; ; ; ; ; ;文章编号:1004⁃373X(2019)13⁃0161⁃04Optimization design and simulation of ZVS phase⁃shifted full⁃bridge converterYU Zhongan, GE Tingyu, HE Junjie(School of Electrical Engineering and Automation, Jiangxi University of Science and Technology, Ganzhou 341000, China)Abstract: Aiming at the defects of traditional zero voltage (ZVS) and zero voltage zero current (ZVZCS) phase⁃shifted full⁃bridge converters, and difficulties in selecting actual parameters, an improved ZVS phase⁃shifted full⁃bridge soft⁃switching converter is used. In the primary side, two ultrafast recovery diodes and a DC blocking capacitor are clamped to reduce the parasitic oscillation of the secondary circuit and prevent the transformer from entering its magnetic saturation. In order to further improve the efficiency of the converter, full⁃wave rectification is adopted in the secondary side. A detailed principle analysis is performed for the designed circuit. The optimization calculation process of several key values is given. The rationality of the theoretical analysis is verified by Saber simulation by taking UC3875 as the control chip. The results show that the voltage stress of the secondary side rectifying device is suppressed while the soft switch is realized in this circuit, which proves the reliability of the proposed optimization scheme.Key words: soft⁃switching converter; phase⁃shifted full⁃bridge converter; zero⁃voltage switching; voltage stress; full⁃wave rectification; optimized calculation0 ;引 ;言移相全桥软开关变换器因其效率高、发展比较成熟、控制相对简单以及高频化和轻量化,常应用于中大功率场合[1⁃3]。

ZVZCS移相全桥变换器的设计与MATLAB仿真

ZVZCS移相全桥变换器的设计与MATLAB仿真

现 代开关 电源 的 发展 趋 势 是 高效 率 和 小 型 化. 要
达 到高 效率 和小型 化 的要 求 , 提 高 开 关频 率 是 有 效 措 施 之一 , 但是 开关频 率 的提高 使 电路 的开关损 耗 、 电磁
干扰 和开关 噪声也 随 之增 加 , 严 重 制 约 开关 电源 的发
第 5期
裴素萍 , 等: Z VZ C S移 相 全 桥 变 换 器 的设 计 与 MA TL AB仿 真
小、 铁 芯损 耗小 、 效率高的特点, 它 是 开关 电源 的重 要
( 2 ) 在 负 载 突 然 变 为零 时 , 能 够 保 持 输 出 电 压 稳
定 .
组 成 部分 之一 . 根据 变 压器设 计 要求 , 综合 铁 氧体 价格 便宜 、 高频 发热 小 、 高频 性能 好等 优点 , 本 文采 用 E C 9 o 铁氧 体磁 芯. 变压 器 的设 计 采 用 面积 乘 积 ( AP ) 法Ⅲ . 原 边 N。
展. 软 开关技 术能很 好 地 鳃 决开 关 损 耗 和 开关 噪声 问 题_ 1 ] . 移 相全 桥 电路 是 目前 应用 最 广 泛 的 软 开关 电路
之一. 本文 采 用 Z VZ C S控 制 方法 ( 能 够 实现 超 前臂 零
电压 开关和 滞后臂 零 电流开 关 ) , 对主 电路 中主要参 数 进 行 了计算 和分 析 , 并 在 MATL AB中进 行建模 仿真 .

1 Z VZ C S移 相全 桥 变换 器 的设 计
图 1 Z VZ C S全 桥 移 相 变换 器原 理 图
1 . 1 Z VZ C S移 相全桥 变换 器 的原理 Z VZ C S移 相全 桥变换 器原 理如 图 1 所示 , 其 主 电 在 VT 和 VT。 导通前, 利用 C 和 C 的充 放 电

全桥移相软开关matlab仿真研究

全桥移相软开关matlab仿真研究

全桥移相软开关matlab仿真研究姓名:王克峰摘要本文对PWM全桥ZVS软开关变换器进行了阐述和研究。

并简要给明了其工作原理和软开关实现的条件。

最后用matlab仿真进行了进一步的验证。

关键词:全桥移相软开关:零电压开关(ZVS)AbstractIn this paper,a detail analysis of soft full-bridge PWM conventer is performed.The operation elements and the soft-switching condtions are simply examined.And based on the analysis ,We verified it by Matlab simulation.Keywords:full bridge conventer;zero-voltage-switching(ZVS)第一章1.1 引言随着电力电子技术的高频化,开关损耗越来越不容忽视。

虽然提高开关器件的本身开关性能,能够减少开关损耗,但是如缓冲技术、无源无损技术、软开关技术等软开关技术在减少功率开关器件的开关损耗方面效果显著,理论上可以使开关损耗减少为零。

1.2 软开关技术的原理功率变换器通常采用PWM技术来实现能量的转换。

硬开关技术在每次开关通断期间功率器件突然通断全部的负载电流,或者功率器件两端电压在开通时通过开关释放能量,这种方式的工作状况下必将造成比较大的开关损耗和开关应力,使开关频率不能做得很高。

软开关技术是利用感性和容性元件的谐振原理,在导通前使功率开关器件两端的电压降为零,而关断时先使功率开关器件中电流下降到零,实现功率开关器件的零损耗开通和关断,并且减少开关应力。

1.3移相全桥PWM变换器移相PWM控制方式是谐振变换技术与常规PWM变换技术的结合。

其基本工作原理:每个桥臂的两个开关管180°互补导通,两个桥臂的导通之间相差一个相位,即所谓移相角。

移相ZVS-PWM全桥变换器综述

移相ZVS-PWM全桥变换器综述

移相ZVS-PWM全桥变换器综述移相ZVS-PWM全桥变换器概述摘要:移相ZVS-PWM DC/DC全桥变换器巧妙利用变压器漏感和开关管的结电容来完成谐振过程,使开关管实现零电压开关(ZVS),从而减少了开关损耗。

重点简述了该类变换器的基本原理,介绍了几种常见的拓扑,并简要地分析了它们的优缺点,最后指出了其发展方向。

关键词:移相全桥变换器零电压开关(ZVS)Overview of Phase Shift ZVS-PWM Full Bridge ConverterAbstract:Phase shift PWM DC/DC full bridge converter completing resonance procedure through leakage inductance of the transformer and junction capacitor of switch. It can make the switch achieve ZVS, decreasing the switching loss and interference .This paper describes the basi c principle of the converter, introduce several common topology, some common topologies as well as their advantages and drawbacks are discussed and analyzed. Finally it points out the development direction of the Converter.Key words:phrase shift,full bridge converter,ZVS引言全桥变换器广泛应用于中大功率的直流变换场合,近些年来,其软开关技术吸引了国内外学者的广泛关注,出现了很多控制策略和电路拓扑,其中移相控制是目前研究较多的控制方式,而以移相全桥零电压开关变换器(FB-ZVS-PWM)应用更为广泛。

移相式全桥电源控制器的设计与Matlab仿真分析

移相式全桥电源控制器的设计与Matlab仿真分析
《自动化与仪器仪表》2009 年第 6 期(总第 146 期)
移相式全桥电源控制器的设计与Matlab仿真分析
余 熠,江 明 (安徽工程科技学院电气工程系 安徽芜湖,241000 )
摘 要:采用 TI 公司新一代移相P W M 控制芯片U C C 3 8 9 5,针对大功率全桥Z V - Z C S - P W M 开关电源开发设计了电源
本文基于家用电动汽车夜间充电的实际,采用常规 充电方式。将 2 2 0 V 交流电经整流后逆变,变压放大,再整 流滤波产生所需要的直流电压。充电器主电路采用移相控 制 ZV-ZCS-PWM 全桥变换器,实现了超前桥臂的ZVS 和滞后 桥臂的ZCS。
收稿日期: 2 0 0 9 - 0 7 - 0 9 作者简介: 余熠(1 9 8 5 - ), 男, 研究生, 主要研究方向为自动化 仪表及测试。
紧凑巧妙,具有完善的限流及过流保护、电源欠压保护、 基准欠压保护、软启动和软停止等功能。以图 1 主电路为 控制对象,根据技术指标要求,以UCC3895 集成控制芯片 为核心设计的开关电源控制器框图如图 3 所示。图3 中,控 制器由U C C 3 8 9 5 、时钟与锯齿波形成电路、电压和电流采 样电路、斜坡补偿、调节器、隔离驱动及保护电路等部分 组成。采用峰值电流模式双环控制。
1 整体电路结构设计 全桥逆变电源电路逆变原理图如图 1 所示。全桥逆变
电源在脉宽调制方式下工作。2 2 0 V 的交流电经整流滤波后 得到的直流电压加在桥臂上,通过P W M 波控制开关管的通 或断,得到正负半周对称的高频脉冲经变压器降压,再经 输出整流桥变为直流脉动方波,最后通过 L C 滤波得到直 流量加到负载铁锂电池上。由于电池充电需要工作在恒流 与恒压两种状态,所以,对电流信号采集采用L E M 型传感 器,被测电路和测量变换电路之间没有直接的电气联系, 具有很好的隔离作用。电压采样电路由精密电阻和可调电 阻构成,由于单片机A D 测量最大设定范围一般为5 V ,所以 要使电池组电压成比例的缩小在 5 V 范围内,为了抵抗电 气干扰和高压电击,该电路采用高速隔离光耦P C 8 1 7 隔离。

多相全桥ZVZCS PWM变换器的仿真研究

多相全桥ZVZCS PWM变换器的仿真研究

Ub ) () 2 r / c( = + C
() 5
③开 关模 态2£,f —— 在VD3 之 后开 通 [ 2 l 】 导通
VT, ,VT 是零 电压 开通 。VT, 与VT。 动 信号 的 驱 死 区时 间 应 满足 :t o。在 此期 间 ,VD 和VT  ̄ >t 4 导 通 ,A、B 点 电压 U 两 ,本 文介绍 一种 Z C 移 相全 桥P VZ S WM 变 换
C 从零 开始 线性 上升 ,C 的 电压 从 i 始 线性 下 , 开
器 ,它 可 以实现 超 前桥 臂 的零 电压 开 关 和滞 后 桥
臂 的零 电流开 关 ,是 一种 混 合 Z 和ZC 的软 开 VS S
r a o a l n i c n e trc n r d c wi h l s . e s n b ea d t s o v re a u es t s h e c o Ke wo d : h s - h f d F l Brd e C n e t Ze o-o t g r ・ u r n wi h n ; i erx S mu a i n y r s P a e s i e u l i g o v r; r - l eZe o- r e t - t v a c S t i g S m ti i lt c o


; b
、 /



..
图 1 移 相 全桥 Z Z SP M VC W 变换 器主 电路
图2 移相 全桥 2 ZSP M变换 器 的主 要 波 形 V C W
技术研究 ・ 开关与逆变
变成 上 正 下 负 。变压 器 副 边 两个 整 流 二极 管 VD
U =U Uc w2 i+ b 。 Uv2 U b T =一 c。 () 9 (0 1)

一种新颖的ZVZCS PWM全桥变换器

一种新颖的ZVZCS PWM全桥变换器

一种新颖的ZVZCS PWM全桥变换器作者:西安空军工程大学电讯工程学院张恩利侯振义余侃信息来源:电源技术应用 2006-5-6字体大小:小中大网友评论0 条进入论坛摘要:提出了一种新颖的零电流零电压开关(ZCZVS)PWM全桥变换器,通过增加一个辅助电路的方法实现了变换器的软开关。

与以往的ZCZVSPWM全桥变换器相比,所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点,这使得它特别适合高压大功率的应用场合。

详细分析了该变换器的工作原理及电路设计,并在一...摘要:提出了一种新颖的零电流零电压开关(ZCZVS)PWM全桥变换器,通过增加一个辅助电路的方法实现了变换器的软开关。

与以往的ZCZVSPWM全桥变换器相比,所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点,使得它特别适合高压大功率的应用场合。

详细分析了该变换器的工作原理及电路设计,并在一台功率为4kW,工作频率为80kHz的通信用开关电源装置上得到了实验验证。

关键词:全桥变换器;零电压开关;零电流开关;软开关;脉宽调制引言移相全桥零电压PWM软开关(PS FB ZVS)变换器与移相全桥零电压零电流PWM软开关(PS FB ZVZCS)变换器目前内外电源界研究的热门课题,并已得到了广泛的应用。

在中小功率的场合,功率器件一般选用MOSFET,这是因为MOSFET的开关速度快,可以提高开关频率,采用ZVS方式,就可将开关损耗减小到较为理想的程度[1]。

而在高压大功率的场合,IGBT更为合适。

但IGBT的最大的缺点是具有较大的开关损耗,尤其是由于IGBT的“拖尾电流”特性,使得它即使工作在零电压情况下,关断损耗仍然较大,要想在ZVS方式下减少关断损耗,则必须加大IGBT的并联电容。

然而由于轻载时ZVS很难实现(滞后臂的ZVS更难实现),因此ZVS方案对于IGBT来说并不理想。

若采用常规的移相全桥软开关变换器,其优点是显而易见的,即功率开关器件电压、电流额定值小,功率变压器利用率高等,但是它们却也存在着各种各样的缺点:有的难以适用于大功率场合;有的要求很小的漏感;有的电路较为复杂且成本很高[2][3][4][5][6]。

移相全桥ZVS控制的电动汽车DCDC转换器设计研究

移相全桥ZVS控制的电动汽车DCDC转换器设计研究

116AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计移相全桥ZVS 控制的电动汽车DC/DC 转换器设计研究王迎斌南京长安汽车有限公司 江苏省南京市 211200摘 要: 本文采用移相全桥控制策略,设计了一种应用于电动汽车的DC/DC 变换器并能实现功率开关的零电压导通。

本文对其进行了简要介绍移相全桥ZVS-DC 变换器的拓扑结构。

制造了一个原型进行了一系列的实验。

最终的实验结果与仿真结果相一致,且满足要求设计要求,证明设计方案的可行性。

关键词:移相全桥 电动汽车 拓扑结构 ZVS 控制1 引言伴随着全球能源危机情况的日益严重,节能环保汽车需求不断增加,大力发展电动汽车已成为国家重要战略的目标之一,而作为电动汽车核心部件的DC/DC 转换器,对其进行更深入的研究和改进也变得愈发迫切。

开关电源由于效率高、可靠性好等优点近年来逐渐受到设计人员的关注,其高频状态下的功率器件具有非线性特性,寄生电路参数在高频工况下效应明显,可以通过平稳的系统操作达到高效传输的目的。

在此设计中,相移全桥ZVS DC/DC 设计了电动汽车用变频器。

相移全桥ZVS DC/DC 转换器适用于中功率和大功率场合。

它可以充分利用功率器件的寄生参数来实现零电压开关并提高开关的开关频率[1]。

2 移相全桥ZVS DC / DC 转换器的结构和特征DC/DC 转换器可以将不可调节的直流电压转换成可调节的直流电压。

随着电动汽车的发展,DC/DC 转换器越来越多地应用于电动汽车中广泛。

由于动力电池的高压电源可以转换为低压电源通过DC/DC 转换器可以替代传统车辆中的小型发电机车辆的布局和结构可以优化。

相移全桥ZVS DC/DC 转换器的拓扑如图1所示。

全桥逆变器电路用于变压器的一次电路。

Q 1,Q 2,Q 3和Q 4是功率器件,例如IGBT 或MOSFET。

D 1,D 2,D 3和D 4是Q i 的寄生二极管分别。

C i 是寄生电容。

带饱和电感的移相控制ZVS全桥变换器研究_马昆林

带饱和电感的移相控制ZVS全桥变换器研究_马昆林
[1 ]
2
2. 1
电感的移相全桥 ZVS 变换器分析
移相全桥 ZVS 变换器原理 移相全桥 ZVS 变换器主拓扑结构如图 1 所示。 Q1 ~ Q4 是 IGBT 开关管, C1 ~ C4 分别是开关管 图 1 中,
; 电路参数的选取多为经验
精度不高且可靠性较低 。 值或试凑法, 为此, 本文引入饱和电感, 利用非线性的饱和电感来替 代普通的线性谐振电感 , 这样可在不改变电路结构的情况下 从根本上改善电路性能 。对于电路器件参数的选取 , 本文在
— 230 —
U c2 ( t) = V i - I c Z r sin( ω r t) U c4 ( t) = I c Z r sin( ω r t) i p = I c cos( ω r t) U ab ( t) = - U c4 ( t) = - I c Z r sin( ω r t) ωr =
VD1 ~ VD4 分别是 Q1 ~ Q4 寄 的寄生电容或外接谐振电容 , L r 为线性谐振电感。 生二极管, 每个桥臂 的 两 个 开 关 管 成 180 ° 互补导通, 两个桥臂的导通角相差一个相位 ( 即移相角 α) , 通过移相控制方式改变移相角的大小来调节输出电压 。
收稿日期: 2014 - 01 - 26
第 31 卷
第7 期



仿

2014 年 7 月
文章编号: 1006 - 9348 ( 2014 ) 07 - 0229 - 05
带饱和电感的移相控制 ZVS 全桥变换器研究
马昆林, 闫昌盛
( 中国人民解放军驻 703 所军事代表室, 黑龙江 哈尔滨 150078 ) 摘要: 研究移相全桥变换器性能优化及设计问题 。传统的移相控制 ZVS 全桥变换器占空比丢失大、 环流损耗多、 电能利用率 不高, 并且以往没有较为系统的针对电路各器件参数的计算方法 , 电路设计难度较大。针对以上问题, 采用饱和电感对电路 进行改进, 并设计出一套完整的电路参数计算方法 。首先从变换器的原理入手, 详细分析饱和电感特性及带饱和电感的移 相全桥 ZVS 变换器工作过程, 其次对电路各重要参数进行分析设计与计算, 最后利用 MATLAB 平台进行仿真。 仿真结果表 明, 饱和电感可提高电路性能并且证明了参数分析与设计的正确性与可行性 。 关键词: 移相全桥; 饱和电感; 零电压; 死区时间 中图分类号: TM743 文献标识码: B

基于ARM的移相全桥ZVZCS变换器设计

基于ARM的移相全桥ZVZCS变换器设计

基于ARM的移相全桥ZVZCS变换器设计
刘星桥;王斌;陈光菊;赵永建
【期刊名称】《电力电子技术》
【年(卷),期】2008(42)4
【摘要】针对传统全桥移相式零电压零电流开关(ZVZCS)PWM DC/DC变换器在实现滞后桥臂开关管零电流开关(ZCS)过程中,存在着辅助谐振电路附加损耗较大,软开关实现方式复杂,功率开关管电压应力和电流应力高等缺点,介绍了一种通过输出耦合电感实现软开关的全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器.分析了该变换器实现软开关的原理,并采用LPC2214型ARM芯片作为控制器,设计了变换器数字控制系统.通过一台1 kW,50kHz样机验证了这种软开关变换器相关理论的正确性.
【总页数】3页(P28-30)
【作者】刘星桥;王斌;陈光菊;赵永建
【作者单位】江苏大学,江苏,镇江,212013;江苏大学,江苏,镇江,212013;江苏大学,江苏,镇江,212013;江苏大学,江苏,镇江,212013
【正文语种】中文
【中图分类】TM46
【相关文献】
1.ZVZCS移相全桥变换器的设计与MATLAB仿真 [J], 裴素萍;胡俊峰;韩梁
2.一种全桥移相式ZVZCS变换器的优化设计 [J], 牛利勇;姜久春;张维戈
3.ZVZCS移相全桥PWM变换器的设计与仿真 [J], 张冬梅
4.基于PSpice的移相全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器仿真研究 [J], 崔岩;赵健;陈谋;赖星
5.基于FB-ZVZCS的移相全桥DCIDC变换器的研究 [J], 周双雷; 田以涛; 毕京斌; 程元浩
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关于移相控制全桥ZVS电源系统的建模和仿真分析

关于移相控制全桥ZVS电源系统的建模和仿真分析

关于移相控制全桥ZVS电源系统的建模和仿真分析
计算机仿真是一种高效、高精度、高经济性和高可靠性研制开关电源的方法,应用计算机仿真技术可以减少设计周期和开发成本,并改进开关电源电路的可靠性。

Saber是当今世界上功能强大的电力电子仿真软件之一,它具有大量的电源专用器件和功率电子器件模型,并提供高精度的电路仿真模型单元库。

 数字化是开关电源的发展趋势,它可以实现快速、灵活的控制设计,改善电路的瞬态响应性能,使之速度更快、精度更高,可靠性更强。

因此,本文基于Saber仿真软件对采用数字控制的大功率移相控制全桥ZVS电源系统(12 V /5 000 A)进行了建模、仿真,并对仿真结果进行了分析。

 1 主电路的建模
 移相控制全桥ZVS2PWM变换器电路实现简单、工作可靠,而且充分利用了器件的寄生参数,不需要加入辅助电路,比较适合大功率低压大电流的应用场合,其主电路结构如图1所示。

 图1 移相控制全桥ZVS2PWM电源系统主电路
 Saber软件提供了功率器件建模工具Model Ar2chitect,如图2所示为该工具提供的IGBT等效电路模型,根据实际器件的参数调整图2中的各个参数值即可完成建模。

本系统采用IGBT 的型号为CM400HA-24E,其额定参数为1 200 V /400 A.电容c1~c4为外接谐振电容,其中c1 = c3, c2 = c4。

 高频变压器采用两个单元变压器串并联的组合方式,它可以使并联的输出。

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全桥移 相 Z V Z C S变换器建模与控 制策略仿真研 究
刘 燕楠 , 张 一 呜
( 北 京工业大学 电子信息与控制工程学院 , 北京 1 0 0 1 2 4 )
摘 要: 针对全桥零 电压零 电流 变换器 引入 了变压器 副边 有效 占空比的概念 , 并且在 B U CK变换器 的开关等效模型 基础
中图分 类号 : T M 4 6 4
文献标识码 : A
文章编号 : 1 0 0 2 - 0 8 7 X ( 2 0 1 5 ) 0 7 - 1 5 1 5 - 0 3
Mo d e l i n g a n d c o n t r o l s t r a t e g y o f s i mu l a t i o n r e s e a r c h o f who l e b r i d g e p h a s e s h i f t ZVZCS c o n v e r t e r
l l
S 3 S 2
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S I S 4
于 电压外环 电流 内环的分数阶 P [ D控制方案 , 针对 分数 阶 P [ D
控制 器参数 ,采用一种基于遗传 内核 的粒 子群优化算 法进行
整定 。最后 , 仿真并分 析系统控制方案 的性能 。
\ - _ _wo r d s : z e r o v o l t a g e z e r o c u r r e n t c o n v e r t e r ;e te f c t i v e d u t y c y c l e ;mo d e l i n g; f r a c t i o n al - or d e r PI D c o n t r o l ;d o u b l e

1 基 于有效 占空 比的移 相控 制 Z V Z C S 全 桥 变换 器 建模
l o o p c o n t r o l
P E ) 控制实 现容易 , 被控系统鲁 棒性强 , 目前仍是 工程实 际中应用最为广泛 的一种控制器 。在 P I D控制基础 上发展起
来 的分数阶 P I D 控制 ,理论研究 已经证 明了其对被 控系统参
数的变化具有较小 的敏感性 和极强的鲁棒性 ,能够使得控制 系统 的稳态 和动态性 能得 到很 好的改善 ,它 比传统 的整数 阶 P [ D控制器能更精确地控制复杂 的被控 系统 。
Ab s t r a c t : B y i n t r o du c i n g t h e e f e c t i v e d u t y c y c l e o f t h e t r a n s f o r me r ' s s e c o n d a r y s i d e v o l t a g e , a n d b a s i n g o n t h e s wi t c h i n g e q u i v a l e n t mo d e l o f BUCK c on v e r t e r , t h e s ma l l -s i g n a l e q u i v a l e n t mo d e l o f Z VZ CS f u l l - b r i d g e c o n v e r t e r wa s e s t a b l i s h e d. Th r o u g h t h e mo d e l , t h e o u t e r v o l t a g e i n n e r c u r r e n t l o o p f r a c t i o n a l - o r d er PI D c o n t r o l wa s e s t a b l i s h e d ;
上 建立 了 Z V Z CS全桥变换器 的小信号等效 模型 , 通 过所 建模型 , 提 出建立 电压外环 电流 内环的分数 阶 P I D控制方案 , 仿真验证 了控制方案的正确性。最后仿真验证了建模的合理性和双环控 制的有效性。
关键 词 : 零电压零电流变换器 ; 有 效 占空 比 ; 建模 ; 分数 阶 P I D控 制 器 ; 双 环 控 制
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f i n al l y , t h e s i mu l i n k wa s u s e d t o v e r i f y t h e r a t i o n a l i t y o f t h a t mo d e l a n d t h e e f e c t i v e n e s s o f t h e d ou b l e l o o p c o n t r o l l e r .
L I U Ya n — n a n , Z HANG Yi — mi n g
( C o l l e g e o f E l e c t r o n i c
J E n g i n e e r i n g , B e i j i n g U n i v e r s i t yo f T e c h n o l o g y , B e i j i n g1 0 0 1 2 4 , C h m a )
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