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半桥式DC-DC变换器设计

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- - 考试资料 半桥式DC-DC变换器设计

【摘要】近年来，随着电力电子器件、控制理论的发展和人们对电源性能要求的提高，电力电子技术引起了学者们的广泛关注。目前一些发达国家正逐渐把电力变换技术广泛应用于民用工业领域，我国在这一领域的研究起步较晚，但随着国民经济的发展，适合于不同要求的各种变换器越来越引起科研人员的关注。

本文通过对Buck变换器的电路结构和工作原理进行分析，设计出一种半桥式DC-DC变换器，并采用闭环控制方法，将恒定的400V直流输入变为稳定5V的直流输出，保证了系统的供电性能。最后利用Matlab工具对所设计的电路进行仿真,仿真结果验证了所设计系统的有效性。半桥式DC-DC变换器由于电路结构简单，功率器件少且功率管上受到的电压应力小，在中小功率场合得到了较为广泛的应用。本文为进一步研究和开发相关产品提供借鉴。

【关键词】Buck半桥DC-DCMATLAB

【ABSTRACT】In recent years, with the development of power electronic devices，control

theory and the increasing demand of high-quality power supply, power electronics

technology has aroused widely attention from scholars. Power electronics technology is used

gradually in civilian industrial areas in some developed countries. With the national economic

development, the various converters for different requirements are developed and the related

technology is studied by scientist and scholar.

In this paper, the Buck circuit structure and working principle are analyzed and a half-bridge - - .

- - 考试资料 DC-DC converter is designed. The designed converter uses closed loop control scheme and

realized the function that the power form is converted from 400 V DC voltage to 5 V DC

voltage. The output voltage is stable and the performance of the designed converter is

ensured. Simulation study was carried out and effectiveness of the designed converter is

verified by simulation results.

【Key words】Buck half-bridge DC-DC MATLAB

目 录

1 绪 论 ................................................................................................................................... 1

1.1 研究背景 ............................................................................................................................. 1

1.2 变换器简介 ......................................................................................................................... 2

1.3 本文研究的内容 ................................................................................................................. 4

2半桥式DC-DC变换器的工作原理 ......................................................................................... 4

2.1半桥式DC-DC变换器的基本电路图及工作原理 .............................................................. 4

2.2 BUCK变换器 ......................................................................................................................... 6

2.2.1 线路组成 .......................................................................................................................... 6

2.2.2 工作原理 .......................................................................................................................... 7

2.3 带变压隔离器的DC-DC变换器拓扑 ............................................................................... 10

3半桥式DC-DC变换器的系统设计 ....................................................................................... 15

3.1电路参数的计算与选取 .................................................................................................... 15 - - .

- - 考试资料 3.2 闭环的控制方法与实现 .................................................................................................... 24

3.2.1 PWM的调制方法 ............................................................................................................ 24

3.2.2 PID控制器 ...................................................................................................................... 25

3.2.3 PID控制器的参数整定 ................................................................................................... 27

3.2.4 闭环控制方法与实现 ..................................................................................................... 28

4 MATLAB/SIMULINK仿真 ....................................................................................................... 29

4.1 MATLAB /SIMULINK ............................................................................................................ 29

4.2 半桥DC-DC变换器系统仿真模型的建立 ....................................................................... 30

4.3.1 开关管控制脉冲仿真模块的建立 ................................................................................. 32

4.3.2 实际系统仿真模块的搭建 ............................................................................................. 39

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一种改进型不对称半桥DC／DC变换器的研究

一种改进型不对称半桥DC／DC变换器的研究

１０６　应用方法论　科２０１　１５霾　１年第期　Ｌ　

一种改进型不对称半桥ＤＣ／ＤＣ变换器的研究　

申栋栋，吴根忠　

（浙江工业大学，浙江杭州４５００２３）　

摘要此文讨论适合中等功率，较高输入电压场合的改进型不对称半桥变换器，主要研究其工作原理和特性分析。与传统的半桥电路相　比，改进型不对称半桥变换器增加了一个由辅助开关管和二极管构成的支路。所增加的支路在两个主开关管均关断期间为变压器原边提供　

续流通道，当辅助管关闭肘续流电流对主开关管的结电容进行充放电，为主开关管实现零点压开通创造了条件。最后对变换器功率电路的　

参数进行了设计，并以此为基础进行了仿真实验，由实验结果可得本文提出的改进型不对称半桥变换器较现有的控制方法具有更好的效　

果。　．　

关ｔ诩直流变换器；不对称半桥；零电压开关　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ　ｈａｌｆ－ｂｒｉｄｇｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｓ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ　ｗｈｉｃｈ　ｉｓ　ｓｕｉｔａｂｌｅ　ｆｏｒ　ｍｅｄｉｕｍ　ｐｏｗｅｒ，ｈｉｇｈ　ｉｎｐｕｔ　ｖｏｌｔａｇｅ　ｏｃｃａｓｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　

ｍｅｔｈｏｄ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｓ　ｍａｉｎｌｙ　ｓｔｕｄｉｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．Ｃｏｍｐａｒｅｄ　ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｈａｌｆ－ｂｒｉｄｇｅ　ｃｉｒｃｕｉｔ，ｔｈｅ　ｍｏｄｉｆｉｅｄ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｉｎｃｒｅａｓｅｄ　ｂｙ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　

ｓｗｉｔｃｈ　ｔｕｂｅ　ａｎｄ　ｄｉｏｄｅ　ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｔｈｅ　ｂｒａｎｃｈ　ｔｈａｔ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｒｅｎｅｗａｌ　ｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ　ｗａｙ　ｆｏｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｏｒｉ￣ｎＭ　ｅｄｇｅ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｔｗｏ　ｍａｉｎ　ｓｗｉｔｃｈ　ｗｅｒｅ　ｓｈｕｔ　ｏｆｆ．　

Ｗｈｅｎ　ｔｈｅ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ｔｕｂｅ　ｉｓ　ｃｌｏｓｅｄ，ｔｈｅ　ｆｒｅｅ—ｗｈｅｅｌｉｎｇ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｃｈａｒｇｅｄ　ａｎｄ　ｄｉｓｃｈａｒｇｅｄ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓ￣ｔｃｈ　ｔｕｂｅ　ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ，ａｎｄ　ｃｒｅａｔｅｄ　ａ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｓｗｉｔｃｈ　ｔｏ　ｂｅ　ｏｐｅｎｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｚｅｒｏ　ｖｏｌｔａｇｅ．Ａｆｔｅｒ　ｔｈｅ　ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｃｉｒｃｕｉｔ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ，ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｅｄ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｓｈｏｗ　ｔｈｅ　ｂｅｔｔｅｒ　

独立光伏发电系统双半桥DC／DC变换器的建模与控制

独立光伏发电系统双半桥DC／DC变换器的建模与控制

上海电力　２０１４年第１期　

独立光伏发电系统双半桥ＤＣ／ＤＣ　

变换器的建模与控制　

田　越，郑　真，马晔晖　

（上海电力学院电气工程学院，上海　２０００９０）　

摘要：针对对称双半桥双向ＤＣ／ＤＣ变换器在独立光伏发电系统中的应用问题，通过状态空间平均法得出　其动态小信号模型，构建了双闭环＋移相控制系统控制结构，通过仿真验证了理论分析和设计的有效性。　关键词：独立光伏发电系统；双半桥变换器；移相控制；双闭环控制　中图分类号：ＴＭ４６１　文献标志码：Ｂ　

Ｍｏｄｅｌｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｏｆ　Ｄｕａｌ　ｈａｌｆ　Ｂｒｉｄｇｅ　Ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ＤＣ—ＤＣ　

Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｎ　Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ＰＶ　ｓｙｓｔｅｍ　

ＴＩＡＮ　Ｙｕｅ，ＺＨＥＮＧＺｈｅｎ，ＭＡ　ｙｅ—ｈｕｉ　（Ｓｈａｎｇｈａｉ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ，Ｓｈａｎｇｈａｉ　２０００９０，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｄｙｎａｍｉｃ　ｍｏｄｅｌ　ｏｆ　ｓｙｍｍｅｔｒｉｃａｌ　ｄｕａｌ　ｈａｌｆ　ｂｒｉｄｇｅ　ｂｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　ＤＣ—ＤＣ　ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ　ｉｓ　ｄｅｒｉｖｅｄ，ａｉｍｉｎｇ　ａｔ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｐｒｏｂｌｅｍ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｅ　ｐｏｗｅｒ　ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ　ｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｕａｌ　ＣｌＯＳｅ　ｌｏｏｐ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｄｉａｇｒａｍ　ａｒｅ　ａｌｓｏ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ａｎｄ　ｄｅｓｉｇｎ　ｖａｌｉｄａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｖｅｒｉｆｉｅｄ　ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：Ｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔ　ＰＶ　ｓｙｓｔｅｍ；Ｄｕａｌ　ｈａｌｆ　ｂｒｉｄｇｅ；Ｐｈａｓｅ～ｓｈｉｆｔ　ｃｏｎｔｒｏｌ；Ｄｕａｌ　ｃｌｏｓｅ　ｌｏｏｐ　ｃｏｎｔｒｏｌ　

大功率DCDC变换器主电路拓扑有很多种

大功率DCDC变换器主电路拓扑有很多种

Uc3846详解

大功率DC/DC变换器主电路拓扑有很多种，诸如双管正激式、推挽式、半桥式和

全桥式等。控制芯片的种类也非常多，主要分为电流控制型与电压控制型两大类。

电压控制型只对输出电压采样，作为反馈信号进行闭环控制，采用PWM技术调节

输出电压，从控制理论的角度看，这是一种单环控制系统。电流控制型是在电压控

制型的基础上，增加一个电流负反馈环节，使其成为双环控制系统，从而提高了电

源的性能。

根据对各种拓扑和控制方式的技术成熟程度，工程化实现难度，电气性能以及

成本等指标的比较，本文选用半桥式DC/DC变换器作为主电路，电流型PWM控制

芯片UC3846作为该系统的控制单元。

1 电压控制型脉宽调制器和电流控制型脉宽调制器[1]

图1为电压控制型变换器的原理框图。电源输出电压的采样反馈值Vf与参考电

压Vr进行比较放大，得到误差信号Ve，它与锯齿波信号比较后，PWM

比较器输出PWM控制信号，经驱动电路驱动开关管通断，产生高频方波电压，由高频变压

器传输至副方，经整流滤波得到所需要的电压。改变电压给定Vr，即可改变输出电

压Vo。

图2为电流控制型变换器的原理框图。恒频时钟脉冲置位R－S锁存器，输出

高电平，开关管导通，变压器原边的电流线性增大，当电流在采样电阻Rs上的压

降Vs达到Ve时，PWM比较器翻转，输出高电平，锁存器复位，驱动信号变低，

开关管关断，直到下一个时钟脉冲使R－S锁存器置位。电路就是这样逐个地检测

和调节电流脉冲的。

当电源输入电压和/或负载发生变化时，两种控制类型的动态响应速度是不同的。如果

电压升高，则开关管的电流增长速度变快。对电流控制型而言，只要电流脉冲一达到设定的

幅值，脉宽比较器就动作，开关管关断，保证了输出电压的稳定。对电压控制型而言，检测

电路对电流的变化没有直接的反映，一直等到输出电压发生变化后才去调节脉宽，由于滤波

电路的滞后效应，这种变化需要多个周期后才能表现出来，显然动态响应速度要慢得多，且

基于SG3525A的半桥式开关电源

基于SG3525A的半桥式开关电源

基于SG3525A的半桥式开关电源

张波;焦小芝

【摘 要】Switching power supply with its light and small and efficient

features have been widely used in the broad market. This article describes

the classification of the main circuit of the DC/DC converter, the

composition of the half-bridge DC/DC converter, in-depth analyzed its

working principle and process, Analyzed and summarized its advantages

that relative to other types of DC/DC converter topologies. Compared the

control methods of switching power supply, given the advantages of

integrated controller, given internal structure and pin fimction of the

voltage integrated controller SG3525A, and detailed analyzed its working

principle, applications and advantages.Designed one half-bridge switching

power supply based on SG3525A, given its operating principle and process,

especially in-depth analyzed the control circuit constituted by SG3525A.