不对称半桥变换器研究 开题报告解剖
一种改进型不对称半桥DC／DC变换器的研究
Ｉ１
¨
ｌ
Ｌ ＝ Ｄ ＋ Ｏ ） （ ， ｒ￣ －
所 以 ：Ｕ ＝ Ｕ ／ ｏＤ ｉ ｎ。
ｉ ｌｏｍ （ ） ＇ｓ ＝ｃ （ １ １）
上式中 为变压器的励磁 电感 ，并且Ｌ＞ ｍ ＞ 。因此与模态１ 相比，变 压器原边此 时的电流上升率平缓很多 ，电流波形在ｔ ． 时刻形成一个转折 ｌ＝ 点 。此模态 中，原边功率＿ ， 么 ， ，在此期间 ，Ｕ过 时 ，流过ｓ 的电流ｉ 向副边传送该模态结束时流２ Ｕ ｉ．ｉ 设 ． 管 。－ 那 ． ｅ一 ＝谐 感
ｍｅｈ ｄｐ ｏ ｌｍ ｉｌ ｔ ｄｅ ｉ ｐ ｐ ｒ Ｃｏ ａｅ ｉ ｈ ａ ｉ ｏ ａ ａ － ｒ ｇ ｉ ｕｔ ｔｅｍｏ ｉ ｅ ｏ ｖ ｒ ｒ ｉ ｕ ｔ ｎ ｒ ａ ｅ ｙａ ｘｌ ｒ ｔｏ ｒｂ ｅ ｉ ｍａｎｙｓｕ ｉｄ ｉ ｔ ｓ ａ ｅ ． ｍｐ ｒｄ ｗ ｔ ｔｅｔ ｄｔ ｎ ｌ ｌ ｂ ｄ ｅｃｒ ｉ ｈ ｄｆ ｄ ｃ ｎ ｅ ｔ ｒ ｉ ｉｃ ｅ ｓ ｄ ｂ ｕ ｉ ａｙ ｓ ｎｈ ｈ ｒ ｉ ｈ ｆ ｉ ｃ ， ｉ ｅ ｃｃ ｉ
（ ２）
模 态９ ｔ】 ９ 一．：在ｔ ｏ 时刻ｓ ， ，原边 电流给ｃ、ｃ充电，给ｃ放 电。 关断 ， 。
由于副边处于两个二极管都导通的续流状态 ， 此时给电容充放电完全依 靠谐振电感 （ 包括变压器漏感 ） 所存储的能量。 设 时刻原边 电流为Ｉ，则在这段 时间里 ，原边 电流ｉ ｜ 和电容ｃ 、ｃ 。 的电压为：
＝ 一
（） ３
击 ＝一 △ ｆ Ｉ ｐ
— —
（ ４ ）
（ ５）
当该模态结束 时，Ｕ ＝ ，则该模态持续的时间： ｍＯ
Ｃ △ｌ ２ ｆ ：ｆ一‘：— ＝Ｕ当电容ｃ电压降为零时 ，Ｓ ［ ｏ 。 Ｉ 的体二极管将导通 ，此后 若开通ｓ ， ．ｓ 将是ｚ ｓ Ｖ 开通 。至此 ， 一个完整的工作周期结束，然后工作 模态将 回到模态１ 。
零电压零电流不对称半桥反激开关变换器研究
第53卷第7期2019年7月电力电子技术Power ElectronicsVol.53,No.7July2019零电压零电流不对称半桥反激开关变换器研究张可银，王彬，杨世航，吴庭金（中国航空工业集团公司雷华电子技术研究所，江苏无锡214063）摘要：介绍了一种不对称半桥反激开关变换器，分析了其工作原理和软开关条件，实现了主开关管的零电压开关（ZVS）和输出二极管的零电流开关（ZCS）,并使主开关管的电压应力不高于输入电压。
该电路应用LM5025A 控制芯片，简化了传统的驱动电路。
实验结果表明，该电路所需器件少，结构简单并实现了ZVZCS,效率高达92%。
关键词：变换器；零电压开关；零电流开关中图分类号:TM46文献标识码：A文章编号:1000-100X（2019）07-0122-03Study on Asymmetrical Half-bridge Flyback Converter With Zero Voltage Switching and Zero Current Switching OperationsZHANG Ke-yin,WANG Bin,YANG Shi-hang,WU Ting-jin(4VIC Leihua Electronic Technology Institute,Wuxi214063,China)Abstract:An asymmetrical half-bridge flyback converter is introduced by discussing its working principle and conditions of soft switching.This converter achieves zero voltage switching(ZVS)operation on power switches and zero current switching(ZCS)operation on output rectifier and the switch voltage stresses are no more than the input voltage. By using control chip LM5025A,the tranditional drive circuit is simplified.The test results show that ZVZCS is achieved and the efficiency is obtained about92%.Keywords:converter；zero voltage switching；zero current switching1引言传统的反激式DC/DC变换器以其结构简单、性价比高而广泛用于中小功率场合。
不对称半桥变换器的分析与设计_杨黎
1 引言
不对称半 桥采用 固定死 区的 互补 PWM控制 方 式 。利用电路本身的特点 , 开关管的寄生电容和变压 器的漏感 , 在两个开关管的死区时间里 , 发生谐振 , 实 现零电压软开关 。在没有增加额外器件的条件下 , 就 实现了软开关 , 提高了变换器的效率 , 和半桥硬开关相 比 , 成本增加非常小 , 有利于提高其市场竞争力 。
(2)桥臂上下两开关管的驱动脉冲之间要保证适 当的死区时间 。
要使开关管 S1 在电压过零时开通 , 需满足 :
t7 -t5 <δb <t8 -t5
t7
-t5
=
2CVs Io(n1 +n2 )
+
其中 : ω1karcsin[ IoZVnsD((1n-1 +D)n2 )]
(5)
t8 -t5 =(t7 -t5 )+
theefficiencyofpowersupply.Thispaperanalyzestheoperationprincipleoftheasymmetricalhalf-bridgeandtherequirementofrealizingZVSinoperation.Anexampleispresentedtoexplainthedesignprocedurefromcoffeepower.Finally, theexperimentalresultsareprovidedtoverifythepowerzerovoltageswitchingatturnon.
合适的死区时间 , 还要让电路在 D =0.5附近工作 。
半桥变换器组合技术研究的开题报告
半桥变换器组合技术研究的开题报告一、选题背景及意义随着电子技术和信息技术的快速发展，电力电子技术的应用越来越广泛。
半桥变换器是一种常用的电力电子器件，可以通过控制开关管的导通和截止使直流电转化为交流电，具有体积小、效率高、控制方便等优点，被广泛应用于工业自动化、电力变换等领域。
但是，单个半桥变换器在高功率应用时存在一些问题，比如电压随着电流增大会提高等。
为了解决这些问题，多个半桥变换器可以进行组合，形成半桥变换器组合技术。
半桥变换器组合技术可以在满足电力电子器件功能的同时，提高稳定性和可靠性，增强了系统的智能控制，推动了电力电子技术的发展。
因此，对于半桥变换器组合技术的研究具有重要意义。
二、研究内容和目标本文将对半桥变换器组合技术进行研究，具体包括以下内容：（1）半桥变换器的工作原理和基本结构。
介绍半桥变换器的基本组成部分、工作原理和控制方式等。
（2）半桥变换器的问题及解决方法。
分析半桥变换器在高功率应用时存在的问题，探讨相应的解决方法。
（3）半桥变换器组合技术原理和应用。
研究半桥变换器多台组合的原理和应用，分析组合后的特点和优势。
（4）半桥变换器组合技术的控制方法。
探讨半桥变换器组合技术的控制方式，以实现电压和电流控制等控制目标。
本文旨在深入研究半桥变换器以及组合技术，通过模拟实验验证和理论计算，在提高稳定性和可靠性的前提下，探讨半桥变换器组合技术的应用前景，并为相关行业提供理论支持和技术参考。
三、研究方法本文将采用文献资料的调研方法，搜集相关文献，分析研究现有半桥变换器技术的发展现状、存在的问题以及解决方法，了解半桥变换器组合技术的原理和应用。
在此基础上，采用基于MATLAB仿真的方法，通过建立半桥变换器的Simulink模型和控制算法的编写，进行仿真分析，验证理论分析的有效性，并得出相对准确的结果。
同时，利用硬件平台（如Proteus、PSpice等）进行实物验证和实验。
四、预期结果1.掌握半桥变换器的基本原理和结构，理解设备的性能与特点，并了解它在电力电子中的主要应用。
不对称半桥反激变换器的设计
不对称半桥反激变换器的设计作者：廖鸿飞梁奇峰熊宇来源：《现代电子技术》2015年第14期摘要：为了提高充电器效率和简化电路结构，采用不对称半桥反激式变换器作为锂电池充电器的主电路，详细分析不对称半桥反激变换器的工作原理和软开关条件，给出主电路参数之间的关系式，并利用关系式设计150 W样机进行实验验证；实验结果表明，所有功率器件均实现了软开关。
采用不对称半桥反激变换器设计的锂电池充电器具有结构简单，效率高，电磁干扰小的优点。
关键词：不对称半桥；反激变换器； ZVS；软开关条件中图分类号： TN720⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2015）14⁃0149⁃030 引言传统的反激变换器由于结构简单，成本低等特点在充电器设计中得到了广泛应用，然而由于反激变换器的开关元件工作在硬开关状态，效率低，EMI干扰大[1]，因此不适合于大功率场合的应用。
不对称半桥变换器是一种新型的软开关变换器，效率高，EMI干扰小，但是结构较为复杂，并且变压器容易出现偏磁而导致损坏。
不对称半桥反激变换器结合了反激变换器及不对称半桥的优点，利用变压器的漏感与隔值电容的谐振，使得原边开关管实现了ZVS，副边二极管工作于ZCS状态，因此开关损耗和EMI干扰得到了大幅度的减小，并且由于变压器工作于反激状态，克服了不对称半桥变换器偏磁的缺点，使得不对称半桥反激变换器受到了学者的关注。
本文对不对称半桥反激的工作原理及参数设计进行了详细分析，并设计了150 W的实验样机，对不对称半桥反激变换器的参数设计及性能进行了验证。
1 不对称反激半桥变换器的工作原理分析1.1 变换器工作模态分析不对称半桥反激变换器的结构图[2]如图1所示，该图中Vin为直流输入电压；开关管 Q1和 Q2为变换器中半桥结构的2个开关管，Q1，Q2为互补驱动，DS1和 DS2分别为开关管 Q1和 Q2的体二极管；CS1和 CS2为开关管Q1和 Q2的寄生电容；Cr为隔直电容；Lm为励磁电感，Lr为变压器漏感，变压器的变比为n；输出端D为副边整流二极管，C为输出滤波电容，R为负载。
不对称半桥变换器研究 开题报告分解
不对称半桥变换器研究一．课题来源、目的、意义，国内外概况和预测：1955年美国罗耶发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛发明了自激式推挽双变压器，在1964年美国科学家们提出了取消工频变压器的开关电源的设想。
直到1969年终于做成了25千赫的开关电源，这一电源的问世，在世界各国引起了强烈反响，从此对开关电源的研究成了国际会议的热门课题。
自20世纪60年代开始得到发展和应用的DC-DC功率变换技术其实是一种硬开关技术。
60年代中期，美国已研制成20kHz DC-DC变换器及电力电子开关器件，并应用于通信设备供电。
由于这种技术抛弃了50Hz工频变压器，使直流电源的重量、体积大幅度减小，提高了效率，输出高质量的直流电。
到70年代初期已被先进国家普遍采用。
早期开关电源的控制电路一般以分立元件非标准电路为主，经过十多年的发展，国外在1977年左右开始进入控制电路集成化阶段。
控制电路的集成化标志着开关电源的重大进步。
80年代初英国采用上述原理，研制了第一套完整的48V 成套电源，即目前所谓的开关电源(SMP-SwitchMode Power)或开关整流器(SMR-Switch Mode Rectifier )o70年代以来，在硬开关技术发展和应用的同时，国内外电力电子界和电源技术界不断研究开发高频软开关技术。
最先在70年代出现了全谐振型变换器，一般称之为谐振变换器(Resonantconverters)。
它实际上是负载谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器(Series resonant converters, SRCs)和并联谐振变换器(Parallel resonantconverters, PRCs)两类。
此类变换器一般采用频率调制的方法，且与负载关系很大，对负载变化很敏感，在谐振变换器中，谐振元件一直谐振工作，参与能量变换的全过程。
不对称半桥反激优化控制技术研究
不对称半桥反激优化控制技术研究不对称半桥反激优化控制技术研究摘要：针对电力电子装置中不对称半桥反激开关电源的控制问题，本文提出了一种基于模糊控制和PID控制相结合的复合控制算法。
该算法能够有效地提高电源的转换效率和稳定性，同时满足实际应用中对开关电源控制的高要求。
该算法将模糊控制与PID控制相结合，形成了一种复合控制算法。
首先，通过模糊控制对开关电源进行初始控制，然后再由PID控制进行细化控制，最终达到精准控制的目的。
通过模拟仿真与实验验证，证明了该算法在不对称半桥反激开关电源控制方面的高效性和实用性。
关键词：不对称半桥反激，控制算法，模糊控制，PID控制，转换效率1.引言不对称半桥反激开关电源是一种广泛应用于电力电子装置中的电源，其转换效率和稳定性成为评估该电源性能的主要因素。
目前，传统控制算法如PID控制在控制不对称半桥反激开关电源时存在较大缺陷，如控制精度不高、容易产生震荡现象等。
因此，提出一种新的控制算法来提高不对称半桥反激开关电源的控制效果是十分必要的。
2.不对称半桥反激开关电源模型不对称半桥反激开关电源模型如图1所示，其中包含两个开关管S1和S2和两个反向并联的二极管D1和D2。
该电源中还包括励磁电感Lm和变压器T1以及负载。
开关由PWM产生信号控制开关管的导通与截止，来控制电源的转换状态。
（图1）3.复合控制算法复合控制算法由模糊控制和PID控制相结合，其具体实现流程如下：（1）模糊控制设计模糊控制的输入信号为电源的输出电压误差和误差的变化率，输出信号为控制开关点的位置。
首先将输入信号通过模糊化，再通过模糊规则推理得到输出的控制规则。
（2）PID控制设计PID控制的输入信号为电源的输出电压和输出电流，输出信号为控制开关的占空比。
将输入信号通过PID控制器进行权值处理，得到输出的开关控制函数。
（3）复合控制实现将模糊控制和PID控制进行组合，用模糊控制来控制整个电源的初始状态，并根据实时的反馈信号进行细化控制，从而提高控制精度。
基于混合ZVS的不对称半桥变换器研究
关键词：不对称半桥；零电压开通；谐振电感；励磁电感
中图分类号：
TM315
文献标识码：
A
DOI：
10.19457/j.1001-2095.dqcd18121
Research on Asymmerical Half Bridge Converter Based on Hybrid ZVS Method
器的上、下桥臂，两管互补导通，占空比分别为 D
与 1-D，留有一定的死区时间 td；DS1,DS2 分别为
S1，S2 的反并联二极管；CS1,CS2 为 S1，S2 的并联结
电容；Cb 为隔直电容；Lm 为变压器励磁电感；Lr 为
外接谐振电感；变压器原副边匝比为 n；D1，D2 为
副边整流二极管；L1，L2 为滤波电感［10］；Co 为输出
电池电流接受能力很高，
电池电压
提升较快，
此时变换器工作在重载条件下；
随着充
Fig.1
图1
简化的电池充电曲线
Simplified battery charging curves
电过程的进行，
电池可接受电流变小，
变换器负载
根据实现 ZVS 的能量来源可将 AHB 变换器
逐渐减轻；
当进入涓流充电阶段时，
充电电流变得
CHEN Guitao，
ZHOU Jianwu，
SUN Xiangdong，
YAO Zhihong
（Faculty of Automation and Information Engineering，
Xi′an Universityof Technology，
Xi′an 710048，
Shaanxi，
非对称半桥式开关电源的分析与设计
摘要: 非对称半桥电路拓扑采用脉冲宽度调制技术, 具有易实现零电压 开关的优点 , 可广 泛应用于家 用电器, 汽车电
子等领域中。文中首先介 绍了非对称半桥电路的工作原理, 接 着对其进 行了稳 态分析, 重点 给出了 一个非 对称半 桥式开
关电源的设计过 程。考虑 到拓扑结构参数和零电压开关的影 响, 对 电路的 输出电 压进行了 修正。此 外, 谐 振电感 和死区
(
t-
t7 )
( 13)
状态 8( t9 ~ t10时刻 )准恒流阶段: 在 t= t9 时, 开关
管 S1 完全导通, 二极管 D2 关闭, 流过二极管 D1 的电
流 iD 1 = io。在 t= t10时, 开关管 S1 关断, 原边电流 ip = Is1 = im + io# n1近似保持不变。
1. 2 非对称半桥的稳态分析
电路稳态分析是电路参数设计和优化的根据, 为
了简化稳态分析, 做如下假设:
( 1) 所有元器件均为理想元器件;
# 43#
2008年 7月 25日第 25卷第 4期
ts
)
( 8)
U ds2
=
-
IS2 2C
(
t-
ts )
( 9)
状态 6( t6 ~ t7 时刻 )谐振阶段: 在 t = t6 时, U p =
U cb = DU in, 变压器原边电压为 0, 谐振电感 Lk 和寄生
电容 Cs1和 Cs2开始谐振, ip 减小, D1 开始导通。在 t=
t7 时, Up 充电至 U in
# 42#
进一步提高。 本文围绕非对称半桥电路的分析与设计, 综合成
本与性能, 论述了其工作原理过程, 优化了电路参数, 最后通过波形仿真分析, 证实其实际可行性。
高频输出不对称半桥逆变器
高频输出不对称半桥逆变器1 引言近年来提出了一种新的高频输配电系统HFPDS[1-3]（High frequency power distribution system），与传统的直流配电系统不同的是，HFPDS采用高频交流配电系统。
它具有以下优点：（1）系统简单；（2）效率高；（3）可靠性高；（4）成本低。
由于输出频率比较高，无法采用SPWM等控制方法，所以目前的高频输出逆变器多为方波或准方波输出，然后通过谐振滤波网络得到高频正弦波。
文献[1]和[2]中提出全桥变换器加四阶谐振滤波网络的结构。
其优点是能实现所有开关管ZVS，结构简单，效率高，适合大功率场合。
本文结合实际课题，采用了不对称半桥逆变器和谐振式滤波网络，不仅可获得较好的输出波形，同时能够在典型负载为阻性时，从空载到满载范围内实现零电压开关。
本文分析了变换器的工作原理，软开关实现条件和谐振滤波电路的设计。
2 工作原理图1 高频输出不对称半桥逆变器图1为高频输出不对称半桥逆变器拓扑，由不对称半桥变换器、四阶谐振滤波网络和高频变压器构成。
图2 为高频输出不对称半桥逆变器的关键波形。
不对称半桥逆变器在一个开关周期中可以分成6个不同的工作时段。
当不对称半桥逆变器带阻性负载时，谐振滤波器设计为感性，使输出电压超前串联谐振支路的电流，实现所有开关管软开关。
为了分析方便，在不影响分析结果的前提下，做如下假设：①所有开关管、电感、电容、变压器均为理想器件；②谐振滤波器滤波能力足够，输出电压的频率与开关管频率相同。
各开关状态的工作情况描述如下：（1）工作模态1[t0---t1]t0时刻，开关管Q2关断。
因为负电流is的存在，C1放电，C2充电，一旦C1端的电压为零时，负谐振电流is使得D1导通。
在死区时间内必须有足够的能量将C1中能量抽走。
（2）工作模态2[t1---t2]在t1时刻开通Q1，则开关管Q1为零电压开通。
此时D1和Q1同时导通。
（3）工作模态3[t2---t3]到t2时刻，电流为零。
不对称半桥变换器研究
摘要随着电力电子技术的迅速发展，PWM型DC/DC变换器的应用也日益广泛，如今，高性能、高效率、小型化和轻量化越来越成为各类PWM型DC/DC变换器追求的目标。
软开关技术是电力电子装置，特别是直流变换装置向高频化、高功率密度化发展的关键技术。
虽然，软开关技术能够使功率变换器的小型化，模块化，但是，可能会使电路变得更加复杂，使得中小功率变换器成本增加，往往不利于商业竞争。
本文研究了一种改进型的零电压不对称半桥拓扑，它可以在不增加电路成本的基础上，实现软开关技术。
又可以消除以往不对称半桥电路有谐振尖锋电压的缺点。
在第二章中对不对称电路的工作原理进行分析，给出了占空比与输入电压输出电压以及与偏磁的关系，在对不称半桥的一个开关周期的各个状态的分析，描述了隔直电容，与变压器原边电流的变化规律，各个状态的值，然后得出实现ZVS的实现条件，从容为合理的设置死区时间提供了，理论指导，最后用pspice软件进行了仿真，验证了零电压开关实现的可能性。
本文第三部分采用状态空间平均法建立了不对称半桥功率变换器的小信号平均电路模型在此基础上建立整个变换器的系统模型，对系统的稳定性和动态性能进行了分析，并且设计了补偿器。
最后用matlab仿真验证了整个系统的稳定性。
基于前面的分析，设计了一个由前级PFC和后级不对称半桥组成的两级AC/DC电路，实验说明了开关管的软开关是能够实现的，证明了变换器的效率有一定的提高。
从而验证了电路的可行性。
关键词：不对称半桥软开关DC/DC变换器AbstractWith the development of power electronics technology, Pulse Width Modulation DC-DC converters get more and more application. Nowadays, high performance, high efficiency and light weight are the most important performance figure of all kinds of PWM DC-DC converters. In order to increase the power density and output efficiency, the soft switching techniques is the key. However it makes the circuit complex, which means the increase of cost, and affects the competitiveness of commercial product.This thesis presents an improved asymmetric zero-voltage half-bridge topology. It can realize soft-switch technology without increase the cost of converter. The improved Asymmetrical Half-Bridge can also remove the resonant peak voltage. The topology of asymmetrical half bridge is introduced in Chapter 2, including the principle of the circuit,the relationship between the duty cycle ,input voltage and output voltage ,and the deflection of magnetism. The voltage of block capacitor and the current of the original turns of transformer of each state have been discussed, then deduce the condition of Zero voltage switch(ZVS),which give the theory guidance for setting the reasonable dead time. Finally, the possibility of zero voltage switching is proved by the simulation of pspice software. In part 3. ,a small average circuit half bridge converter power stage is established by method of state space averaging. In term of the method referred, a system model of total converter is founded. The characteristic of stabilization and dynamic is analysed and the compensator is designed basing on it. At last,the simulation performed by Matlab software confirm the stabilization of system. Based on the analysis above, a two-class AC/DC converter ,consist of power factor circuit and asymmetrical half bridge circuit is designed to prove that the asymmetrical half bridge can achieved zero voltage switching .In conclusion, the correctness and feasibility of the new converter are proved by theory analysis, simulation research and experimental validation.Keywords: Asymmetrical half bridge soft switching DC/DCconverter目录摘要 (I)ABSTRACT....................................................................................................... I I 1 绪论 . (1)1.1引言 (1)1.2不对称半桥变换器简述 (4)1.3本文所做的工作 (7)2 工作原理 (8)2.1不对称半桥主电路构成 (8)2.2稳态分析 (9)2.3开关过程 (12)2.4谐振问题及改进 (16)2.5ZVS开关条件分析 (30)3 建模与仿真 (33)3.1概述 (33)3.2主电路模型和开环分析 (35)3.3反馈补偿和闭环分析 (40)3.4补偿器件设计 (42)3.5主电路仿真 (44)4 实验设计与波形 (47)4.1主电路设计 (47)4.2控制电路与驱动电路的设计 (51)4.3实验结果 (54)4.4实验结论 (57)5 全文总结 (58)致谢 (59)参考文献 (60)附录攻读硕士学位期间发表的论文 (65)1 绪论1.1 引言DC/DC变换器就是将输入的直流电压，经过高频斩波或高频逆变后，通过整流和滤波环节，转换成所需要幅值的直流电压。
基于Boost和不对称半桥变换器两级PFC的研究与设计的开题报告
基于Boost和不对称半桥变换器两级PFC的研究与设计的开题报告一、研究背景和意义近年来，随着人们对电能质量的要求越来越高，电力电子技术在电能装置控制中得到了广泛应用。
功率因数校正（PFC）是一种常见的电力电子应用，在电力电子负载中具有重要的作用。
PFC的目的是尽可能减小负载对电网的污染，同时保证PFC装置的最大效率。
不对称半桥变换器是一种常见的电力电子变换器，具有高效率、低损耗、可靠性高等优点，常作为PFC控制中使用的主要变换器。
本研究将结合Boost和不对称半桥变换器两种电力电子变换器，分析其结构和特点，研究其在PFC控制中的应用。
首先，通过对二者的性能特点进行对比，选取最优的电力电子变换器结构；其次，探究不对称半桥变换器在PFC控制中实现高精度、高效率的方法；最后，通过实验验证所设计的方法的有效性和实用性。
二、研究内容（1）Boost和不对称半桥变换器的性能特点对比分析，确定最优变换器结构。
（2）研究不对称半桥变换器在PFC控制中实现高精度、高效率的方法。
（3）设计并搭建基于Boost和不对称半桥变换器两级PFC的实验系统。
（4）通过实验验证所设计的方法的有效性和实用性。
三、研究方法和技术路线（1）文献调研：查阅相关资料，了解Boost和不对称半桥变换器的基本原理和PFC控制方法。
（2）电路仿真：利用Simulink等仿真软件，建立Boost和不对称半桥变换器的仿真模型，对其性能特点进行对比分析。
（3）控制算法设计：根据不对称半桥变换器的特点，提出高精度、高效率的PFC控制方法。
（4）硬件搭建：设计PCB电路板，选取适合的元件，搭建基于Boost和不对称半桥变换器两级PFC的实验系统。
（5）实验验证：通过实验验证所设计的方法的有效性和实用性。
四、预期成果（1）完成基于Boost和不对称半桥变换器两级PFC的研究和设计。
（2）探究不对称半桥变换器在PFC控制中实现高精度、高效率的方法。
（3）建立基于Simulink的电路仿真模型。
不对称半桥变换器
t t
Ls
RS
C S2 DS2
D1 n
iD 2
iD 2
a
t 0 t1 t2 t 3 t4
10
t5 t 6 t7 t8 t9
t
不对称半桥的工作模态分析:t1~t2
t1时刻后，CS1继续充电，CS2继续 放电，变压器一次绕组N1和Ls开始承
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
Td2
U gs2
受反向电压，电流ip开始减小。
Ls
C S2
DS2
D
q ip T
2
N 3
m
N1
N2
D1 n
iL0
L0
C 0
R0 U0
二次侧二极管整流电压Umn：
U m n(U iU C)1 N N 1 2( 1Di)N U N 1 2
a
9
不对称半桥的工作模态分析：t1时刻
U gs1
Td 1
t 0 ~ t1
Td2
Ｕp=UCS2=UC1，
U gs2
U gs2
管D1、D2维持同时导通，iD1减 小，iD2上升，Ls承受最大反向
Up
电压-UC1，ip继续减小，下降斜
率达到最大，至t3时i p 为零。 U m n
UB
D *UB
t
t
(1-D )*U B
t
U0
C S1
ip
t
S1 Ui
S2
DS1 C1
p
D
q ip T
2
N 3
m
N1
N2
iL0
L0
C0
开关管S1 的占空比
为D
直流母 线电压
不对称半桥并联谐振倍压变换器研究
在 前期 研 究 基础 上 ， 提 出 另一 种高 压 电源方 案 一 不 对 称半 桥并 联谐 振倍 压 变换 器 （ Ａ ｓ ｙ ｍｍ ｅ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｌ ｈ ａ ｌ ｆ ＿
ｂ ｒ ｉ ｄ ｇ ｅ ｉ ｎ Ｐ ａ ｒ ａ ｌ ｌ ｅ ｌ Ｒｅ ｓ ｏ ｎ ａ ｎ ｔ Ｄｕ ａ ｌ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｃｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ ｓ ，
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ － ０ ９ — ０ ５ 基金项 目： 天津市应 用基础及前 沿技术研究计 划项 目（ １ １ Ｊ Ｃ Ｚ Ｄ Ｊ Ｃ ２ ２ ５ ０ ０ ）
和 变压器 共 同来完 成 升压 的任务 。在 很 大程 度上 减 小 了变 压 器 的体 积 和制 作 难度 ． 电源 模块 的体 积 和
不对称半桥的研究
不对称半桥变换器的研究陈丹江，张仲超(浙江大学，浙江杭州310027）摘要：介绍了一种利用互补的PWM控制的不对称半桥DC/DC变换器。
分析了电路的稳态过程和开关的ZVS过程，同时对开关达到ZVS的条件进行了分析。
实验结果表明了这种电路对提高效率的有效性。
为了进一步改进电路，针对电路输出二极管的电压应力的不平衡，提出了一种副边绕组不相等的拓扑，并进行了分析。
关键词：不对称半桥；零电压开关；效率1 引言近年来，软开关技术得到了广泛的发展和应用，提出了不少高效率的电路拓扑，其中不对称半桥是一个比较典型的电路。
不对称半桥是一种适用于中低功率的DC/DC零电压开关（ZVS）变换器电路。
该电路采用固定死区的互补PWM控制方式，不需要外加元件，充分利用电路本身的分布特性，通过变压器漏感和开关寄生电容的谐振，实现零电压开关。
这种电路保持了PWM开关模式的低开关导通损耗，而且消除了开关的导通损耗，因此，可以得到很高的效率。
2 主电路的工作原理分析2.1 电路的稳态分析不对称半桥的主电路如图1所示。
图1中包括两个互补控制的功率MOSFET，其中S1的占空比为D，S2的占空比为（1－D），D S1和D S2是开关的体二极管，C S1和C S2分别是开关的结电容。
隔直电容C b，作为开关S2开通时的电源。
包括漏感L k，励磁电感L m的中心抽头的变压器，原边匝数为N p，副边匝数分别为N s1和N s2。
半桥全波整流二级管D1和D2。
输出滤波电感L，电容C f和负载R L。
图1 不对称半桥主电路图电路的稳态工作原理为：1）当S1导通时，变压器原边承受正向电压，副边N S1工作，二极管D1导通，开关S2，二极管D2截止；2）当S2导通时，隔直电容C b加在变压器的原边，副边N S2工作，开关S1，二极管D1截止。
理想的工作波形见图2。
其中n1=N p/N S1，n2=N p/N S2，且n1=n2=n。
通过对电路的稳态分析，可以得到以下的一些公式。
不对称半桥电路研究开题报告_new
技术(jìshù)方案
在普通半桥电路中，上下桥臂开关信号是 对称的，靠占空比来调节输出电压，一 般情况下占空比不可能是0.5，这样两开 关开通信号有一个(yī ɡè)比较大的间隙， 在此期间变压器原边的电流为零，漏感 能量消耗在缓冲电路上，由于两开关管 工作不能衔接很难实现软开关
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不对称半桥中，两个主开关管上加的不是 对称的驱动信号，而是互补驱动信号， 即一个(yī ɡè)占空比为D和一个(yī ɡè) 占空比为1-D的驱动信号，以实现两个驱 动信号的衔接，以便实现软开关。此时 电容上电压不再是输入直流电压的二分 之一，而是根据占空比的变化而变化。
由于实际需要，要求DC/DC变换器具有更 小的体积、重量，这就要求DC/DC变换 器工作在更高的频率上。在硬开关工作 下，随着频率的提高，开关管损耗成正 比上升，电路效率大大降低，严重时， 开通和关断瞬间开关器件的状态轨迹超 出安全工作区，影响开关的可靠性，产 生很强的电磁千扰。
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最先在70年代出现了全谐振型变换器， 此类变换器一般(yībān)采用频率调制的方 法，，对负载变化很敏感，，谐振元件 一直谐振工作，参与能量变换的全过程。 准谐振变换器和多谐振变换器出现在80年 代中期。这是软开关技术的一次飞跃， 谐振元件只参与能量变换的某一个阶段， 而不是全程。它也是采用频率调制的控 制方法。 80年代末出现了零开关PWM变换器。
，输出滤N波1 电感 ,输出滤N波21 电N容22 和负载R。先假设开 关器件为理想器件D，1 不考D虑2 死区时间(shíjiāLnf)，主电容 当作足C够f 大，当上桥臂开关开通时，输入电压和电容的
电压之差加在原边绕组上，二极管 开通，下桥臂开 关导通时，加在原边绕组上的电压即为电容上的电压，
非对称半桥分析
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不对称半桥的工作模态分析:t1~t2
t1时刻后，CS1继续充电，CS2继续 放电，变压器一次绕组N1和Ls开始承 受反向电压，电流ip开始减小。 为了保持iLo不变，iD1减小，iD2上 升，二极管D1、D2同时导通， Ｕmn=0，变压器二次等效短路，一次 绕组N1电压为零，反向电压由Ls单独 承受。
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不对称半桥倍流整流单级功率因数校正变换器的研究的开题报告
不对称半桥倍流整流单级功率因数校正变换器的研究的开
题报告
一、选题背景
随着电力电子技术的快速发展，非线性负载的需求越来越大。
然而，非线性负载会引起电网谐波干扰、功率因数低等问题，降低电网质量，因此人们越来越注重电力因数校正技术的研究。
传统的功率因数校正方法是通过并联电容或电感来校正负载电流的功率因数，但这种方案存在成本高、尺寸大、可靠性低等问题。
因此，不对称半桥倍流整流单级功率因数校正变换器被提出。
它是一种新型的功率因数校正方案，可以在不影响负载电压的情况下改善负载电流的功率因数，并降低电网谐波干扰。
这种方案具有成本低、尺寸小、效率高等优点，在工业、商业和住宅等领域广泛应用。
二、研究目的
本文旨在研究不对称半桥倍流整流单级功率因数校正变换器的工作原理和性能表现，探究校正效果和稳定性，并为其进一步应用提供理论参考。
三、研究方法和过程
采用文献资料法和仿真分析法进行研究。
首先，对相关文献进行梳理和分析，了解这种方案的理论基础和研究进展；然后，利用仿真软件对不对称半桥倍流整流单级功率因数校正变换器进行仿真分析，研究其工作原理和性能表现。
四、预期成果和意义
预计通过本研究能够深入了解不对称半桥倍流整流单级功率因数校正变换器的工作原理和性能表现，探究其校正效果和稳定性，为其进一步应用提供理论参考。
这对提高电网质量、降低能耗、促进节能减排具有重要意义，也为电力电子技术的发展做出了贡献。
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不对称半桥变换器研究一．课题来源、目的、意义，国内外概况和预测：1955年美国罗耶发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器，是实现高频转换控制电路的开端，1957年美国查赛发明了自激式推挽双变压器，在1964年美国科学家们提出了取消工频变压器的开关电源的设想。
直到1969年终于做成了25千赫的开关电源，这一电源的问世，在世界各国引起了强烈反响，从此对开关电源的研究成了国际会议的热门课题。
自20世纪60年代开始得到发展和应用的DC-DC功率变换技术其实是一种硬开关技术。
60年代中期，美国已研制成20kHz DC-DC变换器及电力电子开关器件，并应用于通信设备供电。
由于这种技术抛弃了50Hz工频变压器，使直流电源的重量、体积大幅度减小，提高了效率，输出高质量的直流电。
到70年代初期已被先进国家普遍采用。
早期开关电源的控制电路一般以分立元件非标准电路为主，经过十多年的发展，国外在1977年左右开始进入控制电路集成化阶段。
控制电路的集成化标志着开关电源的重大进步。
80年代初英国采用上述原理，研制了第一套完整的48V 成套电源，即目前所谓的开关电源(SMP-SwitchMode Power)或开关整流器(SMR-Switch Mode Rectifier )o70年代以来，在硬开关技术发展和应用的同时，国内外电力电子界和电源技术界不断研究开发高频软开关技术。
最先在70年代出现了全谐振型变换器，一般称之为谐振变换器(Resonantconverters)。
它实际上是负载谐振型变换器，按照谐振元件的谐振方式，分为串联谐振变换器(Series resonant converters, SRCs)和并联谐振变换器(Parallel resonantconverters, PRCs)两类。
此类变换器一般采用频率调制的方法，且与负载关系很大，对负载变化很敏感，在谐振变换器中，谐振元件一直谐振工作，参与能量变换的全过程。
准谐振变换器(Quasi-resonant converters,QRCs)和多谐振变换器(Multi - resonantconverters, MRCS)出现在80年代中期。
这是软开关技术的一次飞跃，这类变换器中的谐振元件只参与能量变换的某一个阶段，而不是全程。
它也是采用频率调制的控制方法。
80年代末出现了零开关PWM变换器(Zero switching PWM converters)。
它可以分为零电压开关PWM变换器(Zero-voltage-switching PWM converters)和零电流开关PWM 近年来，随着个人电子计算机(笔记本电脑)、通信设备、微型电器设备的发展，以及空间技术实际应用的需求，要求DC/DC变换器具有更小的体积、重量和高功率密度，这就要求DC/DC变换器工作在更高的频率上，例如几MHz或几十MHz。
然而，在硬开关工作下，随着频率的提高，开关管的开关损耗会成正比的上升，使电路的效率大大降低，处理功率的能力大幅度下降，严重时，在开通和关断瞬间产生的电流尖峰和电压尖峰可能使开关器件的状态运行轨迹超出安全工作区，影响开关的可靠性，而且也会产生很强的电磁千扰。
增加缓冲电路可以减小功率器件的开关损耗，但缓冲电路的实质是将功率器件所减少的能量转移到缓冲电路中，在强缓冲时，开关电路的总损耗反而增加。
无损缓冲电路的发展减少了这一突出矛盾，但要增加较多的额外元件，增加电路的复杂性。
与此同时软开关技术也发展起来。
所谓“软开关”是指零电压开关(Zero-V oltage-Switching , ZVS )或零电流开关(Zero-Current-Switching , ZCS )。
它是利用谐振原理，使开关变换器的开关管的电流(或电压)按正弦(或准正弦)规律变化，当电压过零时，使器件开通(或电流自然过零时，使器件关断)，实现开关损耗为零，从而提高开关频率，减小变压器、电感的体积。
主要包括以下几个方面：(I)串联或并联谐振技术串联或并联谐振是利用谐振原理，使电路工作于谐振状态，开关管零电压开通或零电流关断，以减小开关损耗，且降低了EMI 噪声。
由于有LC谐振，所以开关管的电流和电压应力较高，使得开关管的通态损耗增加;由于LC谐振频率固定，只有调节开关频率，使占空比变化，从而调节输出电流或输出电压。
因此，谐振变换电路的开关频率是变化的，这对输入输出滤波器的设计不利。
(2)准谐振或多谐振技术利用正向回路和反向回路的LC值不一样，使电路振荡不对称，称为准谐振。
当谐振回路元件多于两个时，称为多谐振。
在高频情况下(如开关频率大于5OOkHz时)，通常利用功率元件的寄生电感和电容或外加电感和电容，实现准谐振或多谐振，以达到零电压或零电流的目的。
准谐振和多谐振变换器同谐振一样，也要调节开关频率来实现输出稳定。
开关频率的变化，增加了控制、驱动、输出滤波器的设计难度。
(3) ZCS-PWM或ZVS-PWM技术在准谐振变换器中，增加一个辅助开关控制的电路，使变换器恒频工作。
在开关周期内，主功率元件按脉宽调制(Pulse WidthModulation, PWM)方式工作，通过控制辅助开关，使主功率元件在开关变换时，按准谐振变换器方式工作，实现ZCS或ZVS，前者称为ZCS-PWM变换器，后者称为ZVS-PWM变换器。
这样，变换器既有零电压或零电流的软开关特点，又有PWM恒频调宽的特点，电路的效率较高。
(4) ZCT PWM或ZVT PWM技术ZCS-PWM或ZVS-PWM变换器的谐振电感是串联在主电路中，使得零开关条件与电源电压和负载变化范围有关，在轻载时不易实现零开关。
如果将谐振网络与主开关并联，就可改善零开关条件，这种变换器称为(零电流转换Zero-Current-Transition-PWM, ZCT PWM)或零电压转换一PWM （Zero-V oltage--Transition-PWM, ZVT PWM)变换器，统称为零转换变换器。
它的导通损耗和开关损耗最小，能实现零开关特性而不增加主开关的电压、电流应力，适用于较高压和大功率变换器。
每一种基本DCIDC变换电路，都有其适用场合，如适宜中功率的变换器有:双管正激、有源钳位、移相全桥和半桥，采用得最多的是双管正激和移相全桥两种拓扑。
双管正激是一种典型的硬开关PWM变换电路，其优点是线路简单，控制方便，成本较低:其缺点是硬开关工作，开关损耗较大，在D小于0.5下工作，输出纹波较大，总体效率不高，EMI大，如果实现ZCS, ZVS等，必须外加一些元器件，控制复杂，成本攀升。
移相全桥(Phase Shifting Control Full-Bridge)是一种典型的软开关变换电路，其优点有:开关管在ZVS条件下进行，开关损耗小，控制简单，有现成的控制芯片(UC3875, UC3895)，恒频工作，电压、电流应力小，可以用两倍开关频率的滤波器，EMI小;其缺点有:轻载时，滞后臂开关管的ZVS实现困难，原边有较大的环流，增加导通损耗，输出二极管无法实现零电压开关，其开关损耗较大，频率过高，谐振电感过大会造成占空比丢失，四个开关管和四个驱动，电路比较复杂。
移相全桥DC/DC变换结构己被国外的各大电源公司采用，很多改善移相全桥特性的研究正在进行之中。
该变换器己广泛用于通信AC/DC一次电源，分布式军用电源系统中。
不对称半桥就是综合了双管正激原边简单和移相全桥副边有利于输出的变换器拓扑，如果利用开关管的输出电容和变压器的漏感发生串联谐振，使得开关管两端电压降到零，实现ZVS，就可以大大提高工作频率和输出功率。
在高频化和大容量化方面，国内外对DCIDC变换器的研究都取得了长足的进展，其发展速度是相当快的。
在高频化方面，国外已研制出了开关频率几十千赫兹甚至几百千赫兹的DC/DC变换器，国内对几十千赫兹的DC/DC变换器的研究也正日趋成熟。
在大容量化方面，国内DC/DC变换器单机输出功率己达到了几千至十几千伏安。
DCIDC变换器中软开关技术的使用越来越普遍，逐渐取代了硬开关技术，已成为趋势。
二．预计需达到的要求、技术指标，预计的技术关键、技术方案和主要试验研究情况：对不对称半桥变换器的要求：1.输入48V，输出15V，功率500W。
无论是输入电压出现波动还是负载发生变化，都要达到一定的电压稳态精度，静态时一般为±2%。
2．正常工作条件下能实现软开关运行。
3．具有短路、过载、过电压、欠电压等保护功能。
本课题的中心内容是研究不对称半桥变换器的拓扑以及控制相关技术。
与普通半桥开关不同，两个互补的主开关管上加的不是对称的驱动信号，而是互补驱动信号，即一个占空比为D 和一个占空比为1-D 的驱动信号，以实现两个驱动信号的衔接，以便实现软开关。
在不对称驱动下由于电容的隔直作用，原边不会象一般全桥中不对称驱动造成直流成分比较大，但是副边由于导通时间不等会出现直流成分。
此时电容上电压不再是输入直流的二分之一，而是根据占空比的变化而变化。
in V D 2D 3V - +f L o V +-对于不对称半桥DC/DC 变换器，:主开关为两个互补控制的功率MOSFET （1S 和2S ）, 1S 和2S 的占空比分别为D 和1 -D, S1D , S2D 分别为1S 和2S 的体二极管，谐振电容1C 和2C 是1S 和2S 的寄生电容，隔直电容b C 作为开关管2S 导通时的电压源，没有用一般半桥结构的两个电容结构是因为不对称半桥上下两个电容受压不相等，用一个可以取直流电压二分之一，带中间抽头变压器T 原边匝数为1N ，副边匝数为21N 和22N ，采用全波整流，用超快恢复二极管1D 和2D ，输出滤波电感f L ,滤波电容f C 和负载R 。
先假设开关器件为理想器件，不考虑死区时间，主电容当作足够大，当上桥臂开关1S 开通时，输入电压in V 和电容b C 的电压之差通过1S 加在原边绕组1N 上，此时二极管1D 导通；下桥臂开关2S 导通时，加在原边绕组1N 上的电压即为电容b C 的电压，此时二极管2D 导通。
由于变压器原边没有够大，不考虑其电压降，电容不考虑软开关过程的基本工作原理直流分量，电容b C 上的电压3in V V D =•，由于在连续导通模式下工作，输出滤波电感上平均电压为零，故12(1)()o in V V D D n n =-•+ （2111N n N =，2221N n N =） 由上试可见当0.5D =时，o V 取最大值，此时的工作过程与普通半桥电路相同，变压器原边绕组上的电压为12in V 。
当0.5D ≤时，o V 是关于D 的减函数，减小占空比就能减少输出电压。
软开关过程分析：波形图如下，（为了便于分析过程，放大了过度过程时间）： 阶段一（01t t -）：时间0t 时，开关管1S 关断，由于电容1s C 2s C 上电压不能突变，电容1s C 上的电压为零，开关1S 是软关断的。