第七章桥式变换器
桥式变换器米勒效应及其抑制方法研究
26王归新等：桥式变换器米勒效应及其抑制方法研究电工材料2020 No.2桥式变换器米勒效应及其抑制方法研究王归新，方依勇(三峡大学电气与新能源学院，湖北宜昌443002)摘要:移相全桥DC/DC变换器普遍应用于大功率场合，由于其开关管能实现零电压开通，大大提高了变换效率。
然而滞后臂比超前臂开关较难实现零电压开通，通常情况下，轻载时，滞后臂运行在硬开关状态。
硬开关状态下，由于米勒电容的存在,开关管的动作会使其他开关管的门极电压发生振荡而再开通。
深入研究了米勒效应的原理，以及移相全桥DC/DC变换器在超前臂零电压开通,滞后臂硬开关的情况下，米勒效应对其影响。
提出了抑制米勒效应的方法，并通过4.8 kW实验样机证实了方法的可行性。
关键词:IG B T;移相全桥;DC/DC变换器;米勒效应;驱动电路;零电压开关。
中图分类号:TM46 文献标志码:A 文章编号：1671-8887(2020)02-0026-05DOI： 10.16786/ki. 1671 -8887.eem.2020.02.007Miller Effect of Bridge Converter andIts Inhibition Method ResearchWANG Guixin, FANG Yiyong{College o f Electrical Engineering and New Energy, China Three Gorges University,Hubei Tichang 443002, China)Abstract: The IGBT phase shifted full bridge DC/DC converter is widely used in high-power situations, because it can realize zero voltage switching, greatly improving the transformation efficiency.However, the hysteresis arm is more difficult to achieve zero voltage switching than leading arm.Usually, the hysteresis arm runs in the hard switching state at the light load. Under the conditionof hard switching, the action of the switch will cause the gate voltage of the other switch to oscillate and closes incorrectly, because of the existence of Miller capacitance. In this paper, the principle of Miller effect is studied deeply, and the effect of the Miller capacitance based on the phaseshifted full-bridge DC/DC converter in the case of leading arm with zero voltage switching andhysteresis arm without zero voltage switching is researched. A method to suppress Miller effect isproposed, and the feasibility of the method is proved by 4.8 kW Experimental prototype.Key words: IGBT; phase shifted full-bridge; DC/DC converter; miller effect; drive circuit; ZVS引言在大功率变换器中，时常可以看到移相全桥 DC/DC变换器的身影。
桥式变换器的仿真
目录摘要1 设计原理 (1)1.1 开关电源 (1)1.2半桥逆变器 (1)1.2.1半桥逆变器的概述 (1)1.2.2 半桥变换器的电路结构及作用 (2)1.2.3 半桥变换器的工作原理 (3)1.3 全桥变换器 (3)1.3.1全桥变换器的概述 (3)1.3.2 全桥变换器的结构及作用 (4)1.3.3 全桥变换器的工作原理 (5)2 仿真电路的设计 (6)2.1 半桥变换器仿真电路 (6)2.2 全桥变换器的仿真电路图 (8)3 仿真结果及分析 (10)4 小结 (13)参考文献 (14)桥式变换器的仿真1 设计原理1.1 开关电源开关稳压电源的种类很多，有BUCK变换器、BOOST变换器、BUCK/BOOST 变换器、正激变换器、反激变换器、推挽式变换器、半桥变换器、全桥变换器等，本次设计研究的是半桥和全桥变换器。
对开关电压的研究十分有意义，这是由于该开关电源有很多优越性：1、效率高。
开关电源的调整开关管工作在开关状态，截止期间，开关管无电流，因此不消耗功率，可大大提高效率，通常课达到80%~90%左右。
而传统的调整串联型稳压电源的晶体管一直工作在放大区，全部负载电流都通过晶体管，功耗就较大，因而效率很低，一般只在50%左右。
2、功耗小。
由于开关管在开关状态，功耗小，不需要采用打散热器。
而且功耗校使得机内温升低，周围环境不会长期工作在高温环境下而损坏，有利于提高整机的可靠性和稳定性。
3、稳定范围宽。
当开关电源输入电压在150~250V范围内变化时，都能达到很好的稳压效果，输出电压的变化在2%以下。
而且在输入电压发生变化时，始终能保持稳压电路的高效率。
因此开关稳压电源适用于电网电压波动很大的地区。
4、安全可靠。
开关稳压电路一般具有自动保护电路，当稳压电路、高压电路、负载出现故障或短路时，能自动切断电源，保护功能灵敏可靠。
1.2半桥逆变器1.2.1半桥逆变器的概述半桥逆变器实际上是由两个单端正激变换器组合而成的。
桥式变换器的原理及应用
桥式变换器的原理及应用简介桥式变换器是一种常见的电路拓扑结构，广泛应用于电力电子领域。
它通过将输入电源的交流信号转换为稳定的直流输出，满足各种电子设备对电源的需求。
本文将介绍桥式变换器的原理，并探讨其在不同领域的应用。
桥式变换器的原理桥式变换器使用一组开关器件（通常为二极管或开关管）来实现信号的变换。
通过合理控制开关器件的导通和断开，可以实现将输入交流信号转换为输出直流信号。
桥式变换器的基本原理是利用开关器件的导通和断开来改变信号的路径，从而改变电路的输出。
桥式变换器通常由四个开关器件组成，分别位于输入电源的四个极性上。
当两个对角线的开关器件导通，而另外两个开关器件断开时，输入电源的交流信号通过桥式变换器，沿特定路径流向输出。
当另外两个开关器件导通，而对角线的开关器件断开时，流向输出的路径改变，从而改变输出的电压和电流值。
桥式变换器的应用桥式变换器的应用非常广泛，下面列举了几个常见的应用领域：1. 电力电子领域桥式变换器在电力电子领域中被广泛应用于交流电压调节、直流电源变换和电力逆变等方面。
通过控制桥式变换器的开关器件，可以实现对交流电压的调整，满足电子设备对电源的需求。
2. 照明领域桥式变换器被应用于LED照明领域，通过对输入电源的交流信号进行转换，使其适用于LED灯的工作要求。
桥式变换器可以实现LED灯的调光和调色，提供更加舒适和节能的照明效果。
3. 高频电源领域桥式变换器在高频电源领域也有广泛的应用，例如在电焊机、电子设备和通信设备中。
通过合理设计桥式变换器的参数，可以实现高频电源的稳定输出，满足设备对电能的需求。
4. 新能源领域桥式变换器在新能源领域中有着重要的应用。
例如，太阳能发电系统中的逆变器，将太阳能电池板输出的直流信号转换为交流信号供电网络使用。
桥式变换器是逆变器的关键组成部分，可以实现能源的高效利用。
5. 电动车充电领域随着电动车的普及，充电设备的需求也不断增加。
桥式变换器被广泛应用于电动车充电桩中，实现对电能的转换和控制。
推挽直直变换器与桥式直直变换器
阻负载时只有开关管中有电流流过，感性负载时
开关管和二极管中都有电流流过。
南京邮电大学
Q1和Q2 导通小于180o工作 如果Q1和Q2导通时间减少，则输出电压为宽度小
于180o的方波，若输出端接电阻负载时，负载电 流波形和电压波形相同；输出端接电感负载时， 若电感量为L，则电感电流iL波形为三角波，Q1 导通，电流上升；Q1关断，电感电流iL经D2续流 ，电流以斜率下降。D2续流，使Vin加在W12上，在 W2绕组上，电压极性反向，如图中阴影部分所示 。如果Q1和Q2 导通时间分别大于T/4，则在感性 负载时，输出电压VO为180o的交变方波，不再受Q1 和Q2 导通时间的影响。
IpmaxW W12 I0(W W12)2
VinDy 4Lf fs
南京邮电大学
14
因iDR1和iDR2就是流过变压器副边绕组的电流，若
不计变压器的励磁电流，则变压器原边绕组电流 的最大值为：
ID R 1 m axID R 2m axID F W m axI0W W 1 24 L V ifnfsD y
南京邮电大学
下图是推挽直流变换器的主要波形。在Q1或Q2导通期间，
变压器副边绕组中感应电势为vw2，电压脉冲宽度决定于Q1
或Q2的导通时间ton，幅值为
W W
2 1
V
in
，为一交流电。该电压经
整流管整成一个直流方波电压。滤波电感电流在电流连续
时为三角波，图中给出了流过DR1、DR2和DFW的电流波形。
流过变压器原边的电流最大值也就是流过开关管 电流的最大值。开关管的反并二极管不流过负载 电流，仅流过铁芯磁复位时的磁化电流。
精力都放在降低输入电压纹波的原因所在。
南京邮电大学
电力半导体桥式变流器
电力半导体桥式变流器1. 简介电力半导体桥式变流器是一种用于将交流电转换为直流电或者将直流电转换为交流电的装置。
它由四个可控开关组成，通常使用晶闸管或者功率MOSFET等半导体器件来实现。
桥式变流器在电力系统中具有广泛的应用，可以用于电机驱动、电力调节、无功补偿等方面。
2. 工作原理桥式变流器的工作原理基于可控开关的开关操作，通过控制开关的开关状态，可以改变电流的方向和大小。
下面以将交流电转换为直流电为例进行说明：1.桥式变流器的输入端接入交流电源，输出端接入直流负载。
2.当交流电源正弦波的电压为正时，Q1和Q4两个可控开关导通，Q2和Q3导断。
此时，交流电流从输入端经过Q1和Q4流向输出端，实现了电流的正向传输。
3.当交流电源正弦波的电压为负时，Q1和Q4导断，Q2和Q3导通。
此时，交流电流从输入端经过Q2和Q3流向输出端，实现了电流的反向传输。
4.通过控制可控开关的导通和导断，可以实现对交流电流的精确控制，从而实现交流电转换为直流电。
3. 优点和应用电力半导体桥式变流器具有以下优点：1.高效性：由于采用了电力半导体器件，桥式变流器的转换效率较高，可以达到90%以上，从而减少了能源的浪费。
2.可控性：通过控制可控开关的导通和导断，可以实现对电流的精确控制，满足不同应用场景的需求。
3.可靠性：电力半导体器件具有较高的可靠性和寿命，能够在长时间运行中保持稳定性。
4.体积小：相比传统的电力转换装置，电力半导体桥式变流器体积更小，便于安装和维护。
桥式变流器在电力系统中有广泛的应用，包括但不限于以下几个方面：1.电机驱动：桥式变流器可以将交流电转换为直流电，用于驱动各种类型的电机，如交流电动机、直流电动机等。
2.电力调节：桥式变流器可以对电力进行调节，实现电网的电压和频率控制，以满足电力系统的需求。
3.无功补偿：桥式变流器可以控制无功功率的流动，实现电力系统的无功补偿，提高电网的功率因数。
4.新能源接入：随着可再生能源的快速发展，桥式变流器在太阳能发电、风能发电等领域中的应用越来越广泛，可以将直流电能转换为交流电并接入电网。
桥式可逆pwm变换器工作原理
桥式可逆pwm变换器工作原理
嘿呀！今天咱们就来好好聊聊这桥式可逆PWM 变换器工作原理！
首先呢，咱们得知道啥是PWM 变换器呀？PWM 就是脉冲宽度调制的意思，简单来说就是通过改变脉冲的宽度来控制输出的电压或者电流！
哇塞！那桥式可逆PWM 变换器又是咋回事呢？哎呀呀，它其实就是一种能实现能量双向流动的电路结构呢！
在这个桥式可逆PWM 变换器中，有四个开关管，这可重要啦！比如说，当正向工作的时候，这几个开关管按照特定的顺序导通和关断，哎呀呀，这样就能输出我们想要的正向电压啦！
那反向工作的时候呢？嘿，这开关管的导通顺序又变啦！通过巧妙的控制，就能实现反向的电压输出呢！
你想想呀，这种能够灵活控制正反方向的能量流动，是不是超级厉害呀！
比如说在电机控制中，哇，这桥式可逆PWM 变换器就大有用处啦！可以实现电机的正转、反转和调速呢！
还有还有啊，在一些电源变换的场合，它也能发挥巨大的作用！
哎呀呀，总之呢，桥式可逆PWM 变换器的工作原理就是通过巧妙地控制开关管的导通和关断，来实现能量的双向流动和各种不同的输出效果！
怎么样，是不是对它有了初步的了解啦？。
全桥变换器原理
全桥变换器原理
全桥变换器是一种常用的电力变换器，能够将直流电源转换为交流电源。
它由四个开关元件和一个变压器组成。
开关元件通常是晶闸管或MOSFET管，变压器则是用来隔离输入和输出的。
在工作时，全桥变换器通过交替开关开启和关闭，实现对输入直流电压的逆变。
具体地说，当上桥臂的两个开关（S1和S3）关闭，下桥臂的两个开关（S2和S4）打开时，电流会通过变
压器的一对绕组，使输出电压为正；而当上桥臂的两个开关打开，下桥臂的两个开关关闭时，电流会通过另一对绕组，使输出电压为负。
通过控制开关的开启和关闭时间，可以调整输出电压的幅值和频率。
全桥变换器具有以下优点：首先，由于采用了桥式结构，它能够实现较高的输入输出功率转换效率。
其次，全桥变换器能够实现电压和频率的调节，具有较好的输出电压波形质量。
此外，它还具有较高的可靠性和稳定性，适用于各种工业和电力应用。
然而，全桥变换器也存在一些缺点。
首先是控制复杂度较高，需要采用先进的控制技术来实现高效率和优质输出。
其次，开关元件的损耗较大，需要考虑散热和保护等问题。
此外，全桥变换器的成本相对较高，不适合用于低功率应用场合。
综上所述，全桥变换器是一种能够将直流电源转换为交流电源的电力变换器。
它通过四个开关元件的开启和关闭来实现对输入直流电压的逆变，从而实现输出交流电压的生成。
全桥变换
器具有高效率、优质输出和稳定性等优点，但也存在控制复杂、损耗大和成本高等缺点。
桥式变换器的仿真
桥式变换器的仿真目录摘要 .......................................................................................................................... ...................... I 1 设计原理 (1)1、1 半桥变换器 (1)1、1、1 半桥逆变器得概述 (1)1、1、 2 半桥变换器得电路结构及原理............................................................ 1ibqN51、1、 3 半桥变换器得输入输出关系式............................................................ 3Dv4041、2 全桥变换器 (3)1、2、1全桥逆变器得概述 (3)1、2、2 全桥变换器得结构及原理 (4)1、2、3 全桥变换器得输入输出关系式 (5)2 仿真电路得设计 (6)2、1 半桥变换器仿真电路 (6)2、2 半桥变换器参数设置 (6)2、3全桥变换器仿真电路 (8)2、4 全桥变换器参数设置 (9)3 仿真结果及分析 (10)3、1 半桥电路仿真分析 (10)3、2 全桥电路仿真分析 (11)3、3 综合比较与分析 (12)心得体会 (13)参考文献 (14)摘要随着电力电子技术得发展与创新,使得开关电源技术也在不断地创新。
而开关电源实质上就就是直流DC/DC转换器。
本设计采用得就是隔离式DC/DC转换器。
将400V得直流电先进行逆变,通过变压器隔离变压后再进行整流,最后得得到接近于25V得直流稳压电源。
由于逆变主电路以及整流主电路得形式多种多样,本次设计中逆变主电路结构采用半桥式与全桥式两种,整流主电路采用全波整流与桥式整流,因此最后得方案有四种,分别就是:半桥全波变换器,半桥桥式变换器,全桥全波变换器以及全桥桥式变换器。
中大功率开关电源常用变换拓扑结构形式
中大功率开关电源常用变换拓扑结构形式一、前言中大功率开关电源是一种将交流电转换为直流电的电源设备，广泛应用于各个领域，如工业控制、通信设备、医疗仪器等。
常用的变换拓扑结构有：单端正激变换器、单端反激变换器、双端正激变换器、双端反激变换器和桥式变换器。
二、单端正激变换器单端正激变换器是中大功率开关电源中最常见的一种拓扑结构。
它由交流输入端、变压器、开关管、输出电感、输出滤波电容和负载组成。
当交流电输入时，开关管周期性地打开和关闭，通过变压器将输入电压转换为所需的输出电压。
这种结构简单、成本低廉，但效率较低。
三、单端反激变换器单端反激变换器是在单端正激变换器的基础上进行改进的一种结构。
它通过在变压器的次级侧串联一个电感，使得变压器在每个开关周期内都能正常工作。
这种结构能够实现零电流开关和零电压开关，提高了效率和稳定性。
四、双端正激变换器双端正激变换器是一种将输入电压转换为输出电压的常用拓扑结构。
它由两个开关管、两个变压器和输出电感组成。
当交流电输入时，两个开关管交替工作，通过变压器将输入电压转换为所需的输出电压。
这种结构能够实现双端开关，提高了效率和稳定性。
五、双端反激变换器双端反激变换器是在双端正激变换器的基础上进行改进的一种结构。
它通过在两个变压器的次级侧串联一个电感，使得变压器在每个开关周期内都能正常工作。
这种结构能够实现零电流开关和零电压开关，提高了效率和稳定性。
六、桥式变换器桥式变换器是一种将交流电转换为直流电的常用拓扑结构。
它由四个开关管和变压器组成。
当交流电输入时，四个开关管交替工作，通过变压器将输入电压转换为所需的输出电压。
这种结构能够实现全桥开关，提高了效率和稳定性。
七、总结中大功率开关电源常用的变换拓扑结构包括：单端正激变换器、单端反激变换器、双端正激变换器、双端反激变换器和桥式变换器。
每种拓扑结构都有其优点和特点，应根据具体需求选择适合的结构。
在设计中，还需要考虑电路的效率、稳定性和成本等因素，以确保电源的正常工作。
桥式逆变的工作原理
桥式逆变的工作原理
桥式逆变器是一种将直流电源转换为交流电源的装置，其工作原理如下：
1. 首先，桥式逆变器接收直流输入电源，该电源一般来自电池、太阳能电池板等。
2. 输入电源经过一个整流器，将交流电源转换为直流电源。
3. 然后，直流电源通过桥式逆变器的四个开关管，这四个开关管被控制以产生一个类似于交流电压的模拟信号。
4. 开关管的控制由一个控制电路和一组驱动电路来完成，这些电路会根据所需输出电压和频率的要求，控制开关管的通断。
5. 开关管的通断操作会导致电流在输出端产生不同的路径，从而形成一个类似于交流电压的信号。
6. 最后，经过输出滤波器，该信号被转换成一个平滑的交流电源，并输出到负载上。
总结来说，桥式逆变器通过控制开关管的通断操作，将直流电源转换成平滑的交流电源，并输出到负载上。
第七章桥式变换器
开关模态1 (0≤t≤t1)
开关模态2 (t1≤t≤t2)
输出电压
Ns Vo =Vin 2D Np
全桥变换器的参数设计
输入直流电压Vin=238~342VDC（市电交流220VAC输入经 整流滤波得到）。 输出电压Vo= 48V。 额定输出电流Io=25A。 输出电压纹波Vrr：1%的最大值。 开关频率fs=100KHz。 期望效率η=0.8
第七章半桥和全桥变换器拓扑隔离型隔离型不隔离型不隔离型降压升压降降压升压降压库克变换器压库克变换器推挽半桥推挽半桥71概述introduction72半桥变换器halfbridgeconvertertopology73全桥变换器fullbridgeconvertertopology第七章桥式变换器71概述半桥和全桥开关变换器拓扑开关管的稳态关断电压等于直流输入电压而不是像推挽单端正激或交错正激拓扑那样为输入的两倍
7.2 半桥变换器拓扑
工作原理
Cd1 Q1 D1 T1 ip Vin Np Cb Cd2 Q2 D2 Ns1 is1 Ns2 is2 DR2 DR1 vrect Lf Cf RLd Vo
Q1导通时，负载电流和励磁电流流过Q1、变压器T1的漏感、Np的励磁电感及 按匝比平方折算到初级的次级负载等效阻抗，最后流经Cb到达C1、C2连接 点，Np同名端电压为正。 Q1关断时，励磁电感强迫使所有绕组电压极性反向，Np同名端电压力图变得 很负，使Q1承受远大于Vin的电压并使Q2承受反压，造成两个开关管的损坏。 但由于D2的钳位作用，Np的同名端电压就不会低于负母线电压。
Cb =
注意：该电容必须为非极性电容。
半桥变换器的仿真
开环仿真
输出电压能够稳定在50.59V
闭环仿真
桥式变换器电路
推挽型变换器的电路推挽型变换器的电路图：推挽型变换电路S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
由于电感L在开关之后，所以当变比为1时，它实际上类似于降压变换器。
推挽型变换器的电路图：推挽型变换电路S1和S2轮流导通，将在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
由于电感L在开关之后，所以当变比为1时，它实际上类似于降压变换器。
半桥型变换器的电路图半桥型变换器的电路图半桥型变换器的电路图当S1和S2轮流导通时，一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-C1-T-S2-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
同样地，这个电路也相当于降压式半桥型变换器的电路图半桥型变换器的电路图当S1和S2轮流导通时，一次侧将通过电源-S1-T-C2-电源及电源-C1-T-S2-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
同样地，这个电路也相当于降压式拓补结构。
全桥变换器电路全桥变换器电路图片1 当S1、S3和S2、S4两两轮流导通时，一次侧将通过电源-S2-T-S4-电源及电源-S1-T-S3-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
这个电路也相当于降压式拓补结构。
全桥变换器电路当S1、S3和S2、S4两两轮流导通时，一次侧将通过电源-S2-T-S4-电源及电源-S1-T-S3-电源产生交变电流，从而在二次侧产生交变的脉动电流，经过全波整流转换为直流信号，再经L、C滤波，送给负载。
这个电路也相当于降压式拓补结构。
全桥变换器原理及设计
❖ 移相控制方式：一个桥臂的两个开关管的驱动信号180度互补导
通且中间有死区，两个桥臂的导通角相差一个相位，即移相角。通过调 节移相角的大小来调节输出电压。
2 PS-FB ZVS-PWM DC/DC变换器工作过程
D1 C1
Ton
Ts / 2
1 全桥、PS-PWM控制概念之二
❖ PWM(脉冲宽度调制Pulse Width Modulation)：保持Ts不变， 改变Ton调控输出。
❖ PFM(脉冲频率调制Pulse Frequency Modulation):保持Ton 不变， 改变Ts 调控输出。
❖ 实际广泛采用PWM，因为定频PWM开关时：输出电压中的谐
Uc
d
Ug
Uo Uf
Vin/n
谢谢
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140 BUSINESS & FINANCE ICONS
生活
图标元素
生活
图标元素
医疗
图标元素Biblioteka L rlo s s K V in To K 2 L f
4 L r K V in To
3.3整流二极管的换流
❖ 全桥整流 优点：反向电压低(Vsec) 缺点：成本高，压降大
❖ 全波整流 优点：成本低，压降小 缺点：反向电压高(2Vsec)
C Lf
D5
D7
Cf
Vo Rload
D6
D8
D
iD5 iD8 iDR1
单管、双管、四管（电压电流定额相同） 变换器输出功率比较
Vin/2
A
B
Q1
D1
桥式可逆PWM变换器
桥式可逆PWM变换器可逆PWM变换器主电路有多种形式，最常用的是桥式（亦称H型）电路，如图3—5所示。
图3—5 桥式可逆PWM变换器双极式控制可逆PWM变换器的4个驱动电压波形如图3—6所示。
图3—6 双极式控制可逆PWM变换器的驱动电压、输出电压和电流波形它们之间的关系是：Ug1=Ug4=-Ug2=-Ug3。
在一个开关周期内，当0≤t<ton时，Uab= Us ，电枢电流id 沿回路1流通；当ton ≤t<T 时，驱动电压反相，id沿回路2经二极管续流，Uab=-Us 。
因此，Uab 在一个周期内具有正负相间的脉冲波形，这是双极式名称的由来。
图3—6也绘出了双极式控制时的输出电压和电流波形。
1d I 相当于一般负载的情况，脉动电流的方向始终为正；2d I 相当于轻载情况，电流可在正负方向之间脉动，但平均值仍为正，等于负载电流。
电动机的正反转则体现在驱动电压正、负脉冲的宽度上。
当正脉冲较宽时，ton>T/2,则Uab 的平均值为正，电动机正转，反之，则反转；如果正、负脉冲相等，t=T/2,平均输出电压为零，则电动机停止。
图3—6所示的波形是电动机正转时的情况。
双极式控制可逆PWM 变换器的输出平均电压为：s on s on s on d U )1T t 2(U T t T U T t U -=--= 若占空比ρ和电压系数γ的定义与不可逆变换器相同，则在双极式是可逆变换器中：γ=2ρ-1就和不可逆变换器中的关系不一样了。
调速时，ρ的可调范围为0~1，相应的，γ=（-1）~（+1）。
当ρ>1/2时，γ为正，电动机正转；当ρ<1/2时，γ为负，电动机反转；当ρ=1/2时，γ=0，电动机停止。
但电动机停止时电枢电压并不等于零，而是正负脉宽相等的交变脉冲电压，因而，电流也是交变的。
这个交变电流的平均值为零，不产生平均转矩，徒然增大电动机的损耗，这是双极式控制的缺点。
但它也有好处，在电动机停止时仍有高频微振电流，从而消除了正、反向时的静摩擦死区，起着所谓“动力润滑”的作用。
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开关模态1 (0≤t≤t1)
开关模态2 (t1≤t≤t2)
输出电压
Ns Vo =Vin 2D Np
全桥变换器的参数设计
输入直流电压Vin=238~342VDC（市电交流220VAC输入经 整流滤波得到）。 输出电压Vo= 48V。 额定输出电流Io=25A。 输出电压纹波Vrr：1%的最大值。 开关频率fs=100KHz。 期望效率η=0.8
全桥变换器的仿真
开环仿真
稳定输出48.27V
闭环仿真
电路能够稳定输出47.87V
电压纹波为0.469V，输出电压的纹波控制2 Dmax = =0.4 Ts
2、磁芯的选择
AP Ae Aw
Aw为窗口面积；Ae为磁芯的截面积
3、初次级绕组匝数的选择 法拉第电磁定律：
E NAe dB / dt 108
Vin min Dmax Np = 2 f s Ae B Vo N s = D Vin N p
Ipft为初级电流脉冲等效为平顶脉冲后的峰值
输出电压
Vo Ns = D Vin N p
半桥变换器的参数设计
输入直流电压Vin=238~342VDC（市电交流220VAC输入经 整流滤波得到）。 输出电压Vo= 50V。 额定输出电流Io=3A。 输出电压纹波Vrr：1%的最大值。 开关频率fs=50KHz。 期望效率η=0.8
7.1 概述
半桥和全桥开关变换器拓扑开关管的稳态关断电 压等于直流输入电压，而不是像推挽、单端正激或交 错正激拓扑那样为输入的两倍。所有桥式拓扑广泛应 用于直接电网的离线式变换器。 桥式变换器的另一个优点是，能将变压器初级侧 的漏感尖峰电压钳位于直流母线电压，并将漏感储存 的能量归还到输入母线，而不是消耗于电阻元件。
第七章 半桥和全桥变换器拓扑
功 率 变 换 电 路
不隔离型
降压、升压、降-升 压、库克变换器
单端 隔离型 双端
反激、正激 推挽、半桥、 全桥
第七章 桥式变换器
7.1 概述（Introduction） 7.2 半桥变换器 (Half-Bridge Converter Topology) 7.3 全桥变换器 (Full-Bridge Converter Topology)
Q1 vAB Vin/2
Q2
Q1
t
t Vin/2
vrect VinNs/2Np iLf Io t is1 t is2 t t1 t2 t3 t4 t
0
开关模态1 (0≤t≤t1)
开关模态2(t1≤t≤t2)
基本关系
输入功率
Vin min Pin = I pft 2 Dmax =Vin min I pft Dmax 2
7.2 半桥变换器拓扑
工作原理
Cd1 Q1 D1 T1 ip Vin Np Cb Cd2 Q2 D2 Ns1 is1 Ns2 is2 DR2 DR1 vrect Lf Cf RLd Vo
Q1导通时，负载电流和励磁电流流过Q1、变压器T1的漏感、Np的励磁电感及 按匝比平方折算到初级的次级负载等效阻抗，最后流经Cb到达C1、C2连接 点，Np同名端电压为正。 Q1关断时，励磁电感强迫使所有绕组电压极性反向，Np同名端电压力图变得 很负，使Q1承受远大于Vin的电压并使Q2承受反压，造成两个开关管的损坏。 但由于D2的钳位作用，Np的同名端电压就不会低于负母线电压。
磁通不平衡原因：初 级存在直流分量。
解决办法：初级串联小 容值的直流阻断电容。 电流Ipft流过时，该电 容被充电，该电压使初 级平顶脉冲电压有所下 降。
Pin 187.5 = =1.97 A I pft = Vin min Dmax 238 0.4
I pft 0.8Ts /2 dV = I pft 0.4Ts Vin min /2 10% Vin min fs = 8I pft
Cb =
注意：该电容必须为非极性电容。
半桥变换器的仿真
开环仿真
输出电压能够稳定在50.59V
闭环仿真
电路能够稳定输出49.91V
电压纹波为0.22V，输出电压的纹波控制在1%内
7.3 全桥变换器
基本工作原理
全桥变换器最主要的优点： 其初级施加的是幅值为±Vin的方波电压，而非半桥变换器的 ±Vin/2，但其开关管承受的关断电压却与半桥变换器相同， 等于最大输入直流电压。
4、输出电感的计算
VoTs Vo Lf = = 0.167mH 2 I o 2 I o fs
5、输出电容的计算
Vrr =ESR dI
ESR =
Vrr 0.01 50 = =0.83 dI 0.2 3
65 106 Cf 78uF 0.83
6、防止磁通不平衡的隔直电容的计算