双向半桥电路分析及仿真

• 二 降压工作模式 • 在这种模式 下，功率开关M2以恒定的开关频率，采用 PWM的方式工作，M1截止。这种模式下的工作电路如图 3所示：
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图3a
图3b
• 当M2导通时，如图3a所示，输出电压U0加到二极管D2和 电感L、输入电容C1上，故二极管D2截止。当M2关断时， 如图3b所示，电感电流iL通过二极管D2续流，电感L的储 能向电池组转移。
二
双向半桥电路的仿真
• 正向工作时，闭环仿真图形如图4所示：
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图4
• 仿真波形如下所示： • (1)得到的MOS管驱动信号波形:
• （2）输出电流和电压波形： ：
• （3）电感电流和电压波形：
• 从上图中可以看出当开关元件导通时，电感承受150V的 正向输入电源电压，电感电流以恒定的斜率上升;当开关 元件关断时，电感承受输出电压与输入电压的差为150V 的反向电压，电感电流以恒定的斜率下降。
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图2a 2a
图2b 2b
• 当M1导通时，如图2a所示，电池组电压Ui全部加到电感L 上，电感电流iL线性增长，电能以磁场能的形式存储在电 感L中，二极管D1截止。当M1关断时，如图2b所示，电感 电流通过二极管D1向输出侧流动。电池组和电感L的储能 向负载和输出电容转移，从而给输出电容C2充电。
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图5
• （1）得到的MOS管驱动信号波形：
• （2百度文库输出电压波形：
• （3）电感电流和电压波形：
• 从上图可以看出当开关元件导通时，电感承受输入电压与 输出电压的差为150V的反向电压，电感电流以恒定的斜 率下降；当开关元件关断时，电感承受输出电压为150V 的正向电压，电感电流以恒定的斜率上升。由于电感电流 的变化率与电感两端所承受的电压成正比，因此，仿真试 验中电感电流的上升率与下降率相同.
• （4）MOS管的电流和电压波形
• 从上图可以看出当开关元件导通时，MOS管两端的电压 降约为零，二极管反向偏置而关断，流过MOS管的电流 就是流过电感的电流。因此，流过MOS管的电流以恒定 的斜率上升；当开关元件关断时，MOS管两端的电压为 输入电压，电感电流流过续流二极管，因此，流过MOS 管的电流为零。
一
双向半桥电路拓扑结构的分析
• 双向半桥电路的拓扑如图1所示：
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图1
• 当电池组向电动机供电时，双向DC/DC变换器成为 Boost变换器，将电池组的电压升高以提供给逆变器 一个稳定的直流电压，并且降低了电动机的电流纹波; 当电动机处在再生制动状态时，双向DC/DC变换器 成为Buck变换器，将逆变器侧的直流电压降压以对 电池组安全充电。 • 以下为两种工作模式： • 一：升压工作模式 • 在这种模式下，功率开关M1以恒定的开关频率，采 用PWM的方式工作。M2截至。这种模式下的工作电 路如图2所示：
（4）MOS管的电流和电压波形：
• 从上图可以看出当开关元件导通时，MOS管两端的电压 降约为零，电感电流流过MOS管，因此，流过MOS管的 电流也以恒定的斜率上升;当开关元件关断时，MOS管两 端承受的电压为输出电压，电感电流流过续流二极管，因 此，流过MOS管的电流为零。
• 反向工作时的闭环仿真图如图5所示：