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............................................................ 1ibqN5

1、1、3 半桥变换器得输入输出关系式............................................................ 3Dv404

1、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。这四种方案各有特色,也各有优缺点。

关键词:半桥变换,全桥变换,MATLAB仿真

电力电子电路仿真

1 设计原理

1、1 半桥变换器

1、1、1 半桥逆变器得概述

半桥逆变器实际上就是由两个单端正激变换器组合而成得。其中一个桥臂由两个特性相同、容量相等得电容器承担,每个电容承担二分之一得电源电压;另一桥臂由两个受PWM信号控制驱动得功率开关管承担,故称为半桥逆变器。输出从两桥臂得中点取出,或接高频变压器隔离变压。两个PWM信号互补。

半桥电路输出端得电压波形幅值仅为直流母线电压值得一半,因此电压利用率低,且直流侧需要两个电容器串联,工作时还要控制两个电容器得电压均衡;但就是在半桥电路中,可以利用两个大电容C1、C2自动补偿不对称波形,这就是半桥电路得一大优点。因此半桥电路常用于几千瓦以下得小功率逆变电路。

1、1、2 半桥变换器得电路结构及原理

半桥逆变器结构如图1-1所示。它由两个容值相等得电容C1与C2构成一个桥臂,

开关管T

1与T

2

及反并联二极管D

1

与D

2

构成另一个桥臂,两个桥臂得中点A与B

为输出端,可以通过变压器变压输出,也可以由这两端直接等压输出。当两只晶体

管都截止时,其电压U

C1=U

C2

=0、5U

i

。当Tl导通时,电容C

2

将通过Tl、变压器初级

绕组放电;同时,电容C

1

则通过输入电源、Tl与变压器得原边绕组充电。中点A 得电位在充、放电过程中将按指数规律下降,其值大小为ΔUi。在Tl导通结束时,A点得电位为0、5Ui-ΔUi,且两只开关管全都截止。两只电容与两只高压开关管得集射极间得电压基本上相等,都接近于输入电源电压得一半。相反,T2导

通时,C

2放电、C

1

充电,A点得电位将增至0、5Ui+△Ui,即A点电位在开关过程中

将在0、5Ui得电位上以±ΔUi得幅值进行指数变化。

图1-1 半桥逆变器主电路结构图

半桥逆变器处于变压器得原边,要实现半桥变换需要同副边得整流电路配合,如下图1-2所示。

图1-2 半桥变换器主电路结构图

副边电路得工作如下:当原边绕组N 1导通时,副边绕组电压使二极管VD 导通,

此时副边绕组电路与正激变换器工作相似。当副边绕组N 1关断时,两个绕组电压

均朝零变化。副边回路电感L 反激,储能继续向负载供能。当副边线圈电压降到零时,两个二极管都起着续流作用,且两者分得得电流近似相等。在它们都导通时,副边电压钳位到零。1、1、3 半桥变换器得输入输出关系式

令变换器给定得输入直流电压为U i ,全桥变换器输出电压值为U 0,原边绕组匝

数为N 1,副边绕组匝数为N 2,开关管得占空比表示为t on /T 。 当滤波电感L 得电流连续时

T

N N U U on 12i 0t = 如果输出电感电流不连续,输出电压U 0将高于上式得计算值,并随负载减小

而升高,在负载为零得极限情况下

2

i 120U N N U = 1、2 全桥变换器

1、2、1全桥逆变器得概述

全桥变换器得电路相当于两组双管正激式变换器电路得组合。两组得驱动PWM 脉冲就是互补得。它由四个开关管构成,每一个桥臂有两个开关管。高频变压器得一次侧接在两桥臂得中点对角线上,在电路形式上像一个电桥,且每个桥臂均用有源功率开关期间开关器件组成,故称全桥变换器。全桥变换器相对半桥电路虽然复杂一些,但在选用与半桥相同规格开关功率器件时,可获得两倍半桥电路得电压利用率以及输出功率。由于开关管承受得电压应力低,因此全桥电路最适合于高输入电压大功率得应用场合。其控制方式有双极性PWM 控制、有限双极性PWM 控制与移相控