基于有效占空比的ZVZCS全桥变换器建模与仿真

0 引言
近年来， 随着微电子技术和计算机技术在通信设备中的广泛应 用，各类先进电子设备对电源装置的要求也越来越高。 软开关电源技 术是开关电源的前沿技术之一，它具有主功率管开关应力小、损耗低、 效率高、电源突变速度慢、电磁辐射小等优点。 所以国内外都在开发和 应用这一先进技术。 DC/DC 变换器是电源系统中为电子设备提供直流 动 力 的 主 要 装 置 ，在 DC/DC 变 换 器 中 ，以 全 桥 移 相 控 制 软 开 关 PWM 变换器的研究十分活跃， 它是直流电源实现高频化的理想拓扑之一， 特别是在中、大功率的应用场合。 所 以 具 有 谐 振 软 开 关 和 PWM 控 制 特 点 的 ，相 移 全 桥 零 电 压 PWM(FB-ZVS-PWM) 变 换 器 得 到 了 广 泛 应 用，由于功率开关器件实现了零电压开关，从而减小了开关损耗，提高 了电源系统的稳定性。 但是，FB-ZVS-PWM 变换器仍然存在占空比丢 失严重、环路导通损耗大等缺点。 本文就是在此基础上提出的。
小，Dloss 越大。 显然 Dloss 的产生使次级占空 比 减 小 了 ，为 了 在 负 载 上 得
到所要求的输出电压，就必须采取一些相应的措施。
3 适用的占空比改善措施
3.1 为了减小占空比的丢失，提高次级有效占空比，可以采 用 串 联 饱 和电感替代谐振电感 Lr。 3.2 在移 相 控 制 的 ZVS PWM DC/DC 全 桥 变 换 器 的 滞 后 桥 臂 中 加 入 辅助网络。 具体电路结构和其工作原理可参阅相关资料[1-4]。 3.3 采用 FB ZVZCS PWM 逆变电路，即超前桥臂实现 ZVS，滞后桥臂
}); Button Quit=new Button("退出"); f.add(Quit); f.setVisible(true); f.pack(); //将 监 听 器 对 象 注 册 到 需 要 监 听 和 处 理 的 组 件 （事 件 源 ）上 Quit.addActionListener(new ActionListener() //匿名内部类 { public void actionPerformed(ActionEvent e)

基于ZVZCS软开关技术的大功率电磁发射机设计李亮亮;张一鸣;郑起佳;庞连路;张心波【摘要】大功率电磁勘测发射机MTEM作为人工场源电磁法勘探必备的仪器设备,其性能和可靠性严重制约着整个地质勘测的水平.该发射机产生恒定电压源并按一定频率进行逆变发射,分析地下矿体产生的反馈电磁场以此来进行地球物理探测.为获得有效数据,要求MTEM发射机具有稳定大功率、大电流、质量轻、体积小的特点,为以后大功率地质勘探设备的工业化做准备.文中通过对比分析开关电源各种拓扑结构电路的特点,选用移相全桥ZVZCS变换器作为主拓扑结构,大大降低了发射机开关损耗,并使用伪随机编码作为发射波形,提高了整体探测结果的精度.【期刊名称】《通信电源技术》【年(卷),期】2017(034)003【总页数】3页(P16-18)【关键词】电磁探测;ZVZCS;软开关;伪随机编码;参数选取【作者】李亮亮;张一鸣;郑起佳;庞连路;张心波【作者单位】北京工业大学信息学部,北京100124;北京工业大学信息学部,北京100124;北京工业大学信息学部,北京100124;北京工业大学信息学部,北京100124;北京工业大学信息学部,北京100124【正文语种】中文能源一直是关乎我国乃至全球经济发展和民众生活的重要议题。

随着我国工业化进程的推进，油气以及各种化石能源需求量显著增加，能源危机逐渐成为了我国实现可持续发展的关键制约因素。

全国陆地和浅海经过长期的勘探开发，各种矿产以及油气资源已被开发殆尽，人们逐渐将目光投向资源丰富的深海。

海洋电磁勘探系统主要分为发射机和接收机两部分，发射机负责产生交流方波电压和电流，通过AB 两点接入大地阻抗，从而产生交变磁场，接收机通过接受大地的反馈信号进行地质结构的分析，从而达到探测的目的。

现有电磁法勘探仪器由于发射功率太小，发射频率太窄，导致反馈数据不够全面精确，大大影响了探测结果的精确性［1］。

因此，急需研制一种宽频带、大功率的勘探仪器来勘查深海的地质结构，更精确地寻找深部矿和隐伏矿，为后续的工业化发展提供强有力的支撑。

一种新颖的ZVZCSPWM全桥变换器张恩利侯振义余侃民(空军工程大学电讯工程学院，陕西西安 710077）摘要：提出了一种新颖的零电流零电压开关（ZCZVS）PWM全桥变换器，通过增加一个辅助电路的方法实现了变换器的软开关。

与以往的ZCZVSPWM全桥变换器相比，所提出的新颖变换器具有电路结构简单、整机效率高以及电流环自适应调整等优点，这使得它特别适合高压大功率的应用场合。

详细分析了该变换器的工作原理及电路设计，并在一台功率为4kW，工作频率为80kHz的通信用开关电源装置上得到了实验验证。

关键词：全桥变换器；零电压开关；零电流开关；软开关；脉宽调制0 引言移相全桥零电压PWM软开关（PS-FB-ZVS）变换器与移相全桥零电压零电流PWM软开关（PS-FB-ZVZCS）变换器是目前国内外电源界研究的热门课题，并已得到了广泛的应用。

在中小功率的场合，功率器件一般选用MOSFET，这是因为MOSFET的开关速度快，可以提高开关频率，采用ZVS方式，就可将开关损耗减小到较为理想的程度[1]。

而在高压大功率的场合，IGBT更为合适。

但IGBT的最大的缺点是具有较大的开关损耗，尤其是由于IGBT的“拖尾电流”特性，使得它即使工作在零电压情况下，关断损耗仍然较大，要想在ZVS方式下减少关断损耗，则必须加大IGBT的并联电容。

然而由于轻载时ZVS很难实现（滞后臂的ZVS 更难实现），因此ZVS方案对于IGBT来说并不理想。

若采用常规的移相全桥软开关变换器，其优点是显而易见的，即功率开关器件电压、电流额定值小，功率变压器利用率高等，但是它们却也存在着各种各样的缺点：有的难以适用于大功率场合；有的要求很小的漏感；有的电路较为复杂且成本很高[2][3][4][5][6]。

本文提出了一种新颖的ZVZCS PWM全桥变换器，它能有效地改进以往所提出的ZVZCS PWM全桥变换器的不足。

这种变换器是在常规零电压PWM全桥变换器的次级增加了一个辅助电路，此辅助电路的优点在于没有有损元件和有源开关，且结构简单。

Байду номын сангаас
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｔ ｈ ｅ ｐ ｉ ｒ ｎ ｃ ｉ ｐ ｌ ｅ ｏ ｆ Ｚ Ｖ Ｚ Ｃ Ｓ （ Ｚ ｅ ｒ ｏ Ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｚ ｅ ｒ ｏ Ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ） ｐ ｈ ａ ｓ ｅ ｓ ｈ ｉ ｔ ｆ ｅ ｄ ｆ ｕ ｌ ｌ ｂ ｉ ｒ ｄ ｇ ｅ
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卞新 高， 叶 奇， 王 乐义 ， 徐 佳 炜
（ 河 海大 学 机 电工程 学 院 ， 江 苏 常州 ２ １ ３ ０ ２ ２ ） 摘 要 ：系统 地 分析 了零 电压 一 零 电流 （ Ｚ ｅ ｒ ｏ Ｖｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ Ｚ ｅ ｒ ｏ Ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ Ｓ ｗ ｉ ｔ ｃ ｈ ｉ ｎ ｇ ） 移 相 全桥 变换 器 的 工作 原 理． 提 出 了变换 器 实现 软 开关 的条件 ， 并在 此基 础上 运 用 了变压 器副 边有 效 占空 比的概 念 ， 确 定主 电 路 参数 范 围。结合 Ｂ ｕ ｃ ｋ变换 器的 交流 小信 号等 效模 型 ， 建立 了Ｚ Ｖ Ｚ Ｃ Ｓ软 开关 全桥 变换 器的 交流 小 信 号 等效模 型。利 用 ＭＡ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ对 系统 开环 传递 函数进 行仿 真 ， 并 进 一 步通过 对 系统的 幅频 、 相 频 特 性 及 阶跃 响应 进行 分析 ． 判 断 系统 的 开环及 闭环 稳 定性 。仿 真 结果表 明 系统 在 开环及 闭环 情 况 下均 是 稳 定的 。 并且 相 对 于常规 的 Ｂ ｕ ｃ ｋ变换 器具 有更 高稳 定性 。