基于matlab的软开关pwm

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1、基于MATLAB的软开关PWM本文介绍了P控制的软开关P-ZCS零电流串联谐振变换器的工作原理,计算了谐振电感值和谐振电容值,并应用MATLAB/SIMULINK对其仿真。仿真和试验结果验证了本文结论的正确性关键词：MATLAB；P-ZCS；软开关引言　　目前在大功率、高频电源中软开关P技术、谐振开关变换技术的应用已经十分成熟，它应用谐振的原理，使开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化采用软开关技术，其实质就是在主开关上增加电感和电容等储能元件构成谐振电路.当变换器主开关进行换流时产生谐振，迫使主开关上的电压或电流变为零，从而为主开关提供一个零电压或

2、零电流的开关环境[1]。其技术的核心在于电感和电容的选择计算，选择参数后，利用MATLAB软件进行仿真，验证计算结果的正确性。　　MATLAB中有一个附加组件动态仿真工具SIMULINK，这是一个系统级的建模与动态仿真工作平台。SIMULINK是用模块组合的方法来使用户能够快速、准确地创建动态系统的计算机模型的，特别对于复杂的非线性系统，它的效果更为明显[2]。另外，Simulink还提供一套图形动画的处理方法，使用户可以方便地观察到仿真的整个过程，可以直观的验证设计结果。　　本文将介绍P零电流串联谐振变换器的设计及利用MATLAB的动态仿真工具SIMULIN

3、K对其仿真，验证设计结果。1.ZCS串联谐振变换器原理　　在P开关电路中串入电感与电容的谐振电路，使得流经开关的电流波形为正弦波形的一部分，这种变换器称为串联谐振变换器。若令开关在零电流时通断，这就是软开关零电流串联谐振变换器。变换器由四个开关S1~S4，一串联电容和一串联电感组成，每一开关均由一半导体器件IGBT和一反并联二极管来实现的。它的基本原理图如图1所示：　　这是一个典型的串联谐振变换器，IGBT1~IGBT4是主开关管,D1~D4是续流二极管，Lr、Ｃr组成谐振回路。假设各电路元件均为理想的特性，并将一个完整的工作周期分为四个模式，如图2中a、b、

4、c、d所示。　　根据这四个模式可将电路等效如图3所示。模式a对应图3（a），此时IGBT1、IGBT4导通，谐振电流ir为正。负载电压为Ucr。模式b对应于图3（b），此时D1、D4续流导通，ir反向，相应的Ucr亦反向。模式c对应图3（c），此时IGBT2、IGBT3导通，ir仍反向。模式d对应于图3（d），此时D2、D3续流导通，ir恢复为正向，Ucr也恢复为正向。零电流谐振开关中，谐振电感Lr是与功率开关相串联的，以模式a、b来看，在S1、S4开通之前，Lr的电流为零；当S1、S4开通时，Lr限制电流的上升率，从而实现S1、S4的零电流开通；而当S1、S

5、4关断时，Lr和Cr谐振工作使Lr的电流回到零，从而实现了零电流关断。因此，Lr和Cr提供了零电流开关的条件。零电流开关中，开关通断时与电压重叠的电流非常小，可以降低开关损耗。2.参数选择计算　　3.仿真验证　　在MATLAB中使用SIMULINK动态仿真工具的电力系统工具箱，选择电力电子仿真模块建立仿真模型如图4所示，　　主要模块的参数设置如下：　　电源部分：采用220V的三相正弦交流电经二极管整流桥整流后供电，二极管整流桥直接使用电力系统工具箱中的模块，参数默认。整流后的直流电经大电容C滤波对逆变桥供电。　　零电流谐振变换器：由逆变桥和Lr、Cr构成，其原

6、理图见图1。　　逆变桥在实际系统中是采用P的控制方式，在仿真模型中按照P的控制方式直接用设定好的脉冲进行控制：其中pulse1和pulse4的占空比设为50%，初始时刻为0，幅值为1，周期50μs；pulse2和pulse3的初始时刻为25μs，其余设置同pulse1和pulse4。　　仿真运行后从虚拟示波器中得到逆变桥输出电压Uab波形及谐振电流波形，如图5所示。　　　从电压和电流波形可以清楚的看出，由于电流谐振的作用使得开关管在导通和关断的瞬间电流几乎为零，实现了零电流开通及关断，这样就减小了开关损耗。这是软开关技术的典型应用。4.结论　　通过仿真结果可以

7、看出参数计算选择时正确的，在MATLAB/SIMULINK下，对复杂的电路进行仿真时，用户不需编程，不需推导系统或电路的数学模型，系统建模如同在绘制电路图，其直观性、便捷性及强大的数据、图形处理能力是其他同类软件不可比的，特别是SIMULINK中的各种工具箱为许多学科提供了丰富的仿真模块，在设计和研究单位SIMULINK/MATLAB被广泛的用于研究和解决各种具体工程问题。