桥式变换器的仿真

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1、武汉理工大学《电力电子装置及系统》课程设计说明书目录摘要I1设计原理11.1半桥变换器11.1.1半桥逆变器的概述11.1.2半桥变换器的电路结构及原理11.1.3半桥变换器的输入输出关系式31.2全桥变换器31.2.1全桥逆变器的概述31.2.2全桥变换器的结构及原理41.2.3全桥变换器的输入输出关系式52仿真电路的设计62.1半桥变换器仿真电路62.2半桥变换器参数设置62.3全桥变换器仿真电路82.4全桥变换器参数设置93仿真结果及分析103.1半桥电路仿真分析103.2全桥电路仿真分析113.3综合比较与分析12心得体会13参考文献142武汉理工大学《电力

2、电子装置及系统》课程设计说明书摘要随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。而开关电源实质上就是直流DC/DC转换器。本设计采用的是隔离式DC/DC转换器。将400V的直流电先进行逆变，通过变压器隔离变压后再进行整流，最后的得到接近于25V的直流稳压电源。由于逆变主电路以及整流主电路的形式多种多样，本次设计中逆变主电路结构采用半桥式和全桥式两种，整流主电路采用全波整流和桥式整流，因此最后的方案有四种，分别是：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

3、仿真2武汉理工大学《电力电子装置及系统》课程设计说明书15武汉理工大学《电力电子装置及系统》课程设计说明书15武汉理工大学《电力电子装置及系统》课程设计说明书电力电子电路仿真1设计原理1.1半桥变换器1.1.1半桥逆变器的概述半桥逆变器实际上是由两个单端正激变换器组合而成的。其中一个桥臂由两个特性相同、容量相等的电容器承担，每个电容承担二分之一的电源电压；另一桥臂由两个受PWM信号控制驱动的功率开关管承担，故称为半桥逆变器。输出从两桥臂的中点取出，或接高频变压器隔离变压。两个PWM信号互补。半桥电路输出端的电压波形幅值仅为直流母线电压值的一半，因此电压利用率低，且直

4、流侧需要两个电容器串联，工作时还要控制两个电容器的电压均衡；但是在半桥电路中，可以利用两个大电容C1、C2自动补偿不对称波形，这是半桥电路的一大优点。因此半桥电路常用于几千瓦以下的小功率逆变电路。1.1.2半桥变换器的电路结构及原理半桥逆变器结构如图1-1所示。它由两个容值相等的电容C1和C2构成一个桥臂，开关管T1和T2及反并联二极管D1和D2构成另一个桥臂，两个桥臂的中点A和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UC1=UC2=0.5Ui。当Tl导通时，电容C2将通过Tl、变压器初级绕组放电；同时，电容C1则

5、通过输入电源、Tl和变压器的原边绕组充电。中点A的电位在充、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点的电位为0.5Ui-ΔUi，且两只开关管全都截止。两只电容和两只高压开关管的集射极间的电压基本上相等，都接近于输入电源电压的一半。相反，15武汉理工大学《电力电子装置及系统》课程设计说明书T2导通时，C2放电、C1充电，A点的电位将增至0.5Ui+△Ui，即A点电位在开关过程中将在0.5Ui的电位上以±ΔUi的幅值进行指数变化。图1-1半桥逆变器主电路结构图半桥逆变器处于变压器的原边，要实现半桥变换需要同副边的整流电路配合，如下图1-2所示

6、。图1-2半桥变换器主电路结构图副边电路的工作如下：当原边绕组N1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N1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，且两者分得的电流近似相等。在它们都导通时，副边电压钳位到零。15武汉理工大学《电力电子装置及系统》课程设计说明书1.1.3半桥变换器的输入输出关系式令变换器给定的输入直流电压为Ui，全桥变换器输出电压值为U0，原边绕组匝数为N1，副边绕组匝数为N2，开关管的占空比表示为ton/T。当滤波电感L

7、的电流连续时如果输出电感电流不连续，输出电压U0将高于上式的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下1.2全桥变换器1.2.1全桥逆变器的概述全桥变换器的电路相当于两组双管正激式变换器电路的组合。两组的驱动PWM脉冲是互补的。它由四个开关管构成，每一个桥臂有两个开关管。高频变压器的一次侧接在两桥臂的中点对角线上，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的电压利用率以及输出功率。由于开关管承受的电压应力低，因此全桥电路最