单端正励变换器的建模与仿真.doc

单端正励变换器的建模与仿真 1.直流—直流变换器（DC—DC变换器） 直流-直流变换器是将一种直流电压变换成另一种符合负载要求的直流电压的电力电子装置。其工作原理是利用电力电子器件的高速的开关性能，将直流电首先变换成脉冲列，然后经滤波电路得到满足负载要求的直流电，所以又叫直流斩波器（Copper）。直流斩波器的基本电路有降压型（Buck） 、升压型（Boost）和升-降压型（Buck-Boost）三种基本形式。 2降压型电路（Buck型电路） 降压型斩波电路的主电路结构如图1所示，图中 S为电力电子开关，可用全控型电力电子器件来实现，也可用晶闸管加适当的换流电路来实现。电力电子开关按照一定的规律周期性地开通和关断，其工作周期为T，开关接通的时间为Ton，关断的时间为 Toff， T=Ton+Toff （1） Ton与T的比值为占空比D （2） 图1降压型斩波器主电路 3.加入隔离变压器的降压变换器（单端正励变换器） 按照输入与输出间是否有电气隔离，可分为非隔离DC/DC变换电路和带隔离变压器的隔离DC/DC变换电路 根据电路中主功率开关器件的个数，分可为单管、双管和四管三类。 单管隔离：正激、反激，单端变换器（磁通单方向） 双管隔离：推挽和半桥 四管隔离：全桥。多管变换器（磁通双方向） 根据变压器的磁芯磁复位方法的不同，正激电路包含多种不同的拓扑结构。在电路输入端接复位绕组是最基本的磁芯磁复位方法。 单端正励变换器的电路如图3：开关S采用PWM控制方式、VD1是输出整流二极管、 VD2是续流二极管、L和C是输出滤波电感和滤波电容。隔离变压器有三个绕组，标有“? ”的一端为同名端。 VD3是复位绕组的串连二极管。 图2单端正励变换器原理图 4.单端正励变换器工作原理分析 正激电路在一个开关周期内经历开关导通、关断2个状态，如图3和图4所示。 图3开关S导通状态 图4开关S关断状态 ① t0~t1时段 S导通，变压器励磁，绕组W1的电压为上正下负，副边绕组W2的电压也是上正下负，VD1导通，VD2截止，L电流逐渐增长。 （3） （4） 由（3）和（4）可得： （5） （6） ② t1~t2时段 S关断 （7） （8） VD1关断，VD2导通，电感L电流通过VD2续流， uVD2=0，并逐渐下降 。 （9） VD3导通 （10） （11） 励磁电流经W3和VD3流回输入端，变压器磁复位。在磁复位未完成前，即 t1~tr时段，开关承受的电压为: （12） 变压器磁复位完成后， 即 tr~t2时段，开关承受的电压us=Uin 图5 正激电路主要电压 S开通后，励磁电流im由0开始，线性增长，直到S关断。S关断后到再一次开通的时间内，必须设法使im降回到零，否则下一个开关周期中， im将在剩余值基础上继续增加，依次累积，变得越来越大，从而导致变压器的励磁电感饱和，励磁电感饱和后，im会更加迅速地增长，最终损坏电路中的开关器件。使im降回到零的过程称为变压器的磁复位。 根据变压器在t0~t1时段磁通的增加量等于在t1~tr时段磁通的减小量，等效为图中两阴影矩形面积（电压伏秒面积）相等 （13） 励磁电流电流下降到0所需的复位时间为： （14） 只有保证， 才能使变压器磁芯可靠复位。 在输出滤波电感电流连续的情况下，正激电路的输入输出电压关系为： （15） 可见，正激电路的输出电压和降压（Buck）型电路非常相似，仅有的差别在于变压器的变比。实际上，正激电路就是一个插入隔离变压器的Buck电路。输入输出电压关系可以看成是：将输入电压按变压器的变比折算至变压器二次侧后，根据Buck电路得到的。由于在开关导通时电源能量直接传至负载，所以成为称正激电路。 图6正激电路磁复位过程 5.单端正励变换器的matlab仿真 仿真步骤如下： （1）打开MATLAB7.0，建立一个model文件。 （2）找到所需元件，将元件放置到模型板上，并使用导线连接元件模型。 （3）设置参数，具体如下： 直流电压源：a