（控制理论与控制工程专业论文）移相式软开关电源及其新型控制策略的研究.pdf

摘要 摘要 电力电子变换器是电力电子装置和电力电子系统最基本、最核心的环节，其 高频化技术是电力电子学的一个重要发展方向。近年来，移相式软开关变换器成 为中大功率直流开关电源的首选拓扑结构。由于其既具有谐振式变换器电路的功 率器件软开关特性，又具有 p w m控制变换器的恒定开关频率特性，使得在直流 开关电源应用领域成为研究热点。本文针对实际用途，研究开发用于电力工程直 流电源系统的小型移相式软开关电源模块。 首先基于电压、电流模式控制方法，研制了2 2 0 v / 3 a多模块可并联的移相式 软开关电源模块样机。从实验的角度，验证了移相式软开关变换器的各种工作特 性，探讨研究了移相式软开关变换器中软开关实现的实际解决和调试方法。实验 结果表明，该样机装置均达到设计的要求指标。 为了得到控制性能好，系统结构简单的数字化移相式软开关电源，本文继续 研究了滑模变结构控制在移相式软开关变换器中的应用。通过引入变结构趋近律 的方法， 研究获得了基于时不变滑模控制策略的移相式软开关变换器的控制方案， 仿真形式结果显示，该算法在动静态特性上具有一定的优势。 无源控制方法是一种全局定义且全局稳定的本质上的非线性控制策略，由此 设计的控制器闭环系统，不存在奇异点，对参数变化有很强的鲁棒性。本文首次 在国内将无源性控制方法引入到开关变换器的研究中，同时基于能量控制观点， 研究得到了移相式软开关变换器的无源控制方案。在无源控制研究和开关变换器 控制策略研究方面作了有益的工作和尝试。 关键字:移相式软开关变换器;滑模变结构控制;无源性控制 华南理工大学工学硕士论文 a b s t r a c t p o w e r e l e c t r o n i c c o n v e r t e r i s t h e m o s t e s s e n t i a l a n d i m p o r t a n t u n i t o f p o w e r e l e c t r o n i c i n s t r u m e n t s a n d s y s t e m s . h i g h f r e q u e n c y p o w e r e l e c t r o n i c c o n v e r t e r b e c o m e s a c r u c i a l d e v e lfl p i n g f i e l d o f p o w e r e l e c t r o n i c . r e c e n t l y , p h a s e - s h i f t e d z e r o - v o l t a g e - s w i t c h ( p s z v s ) c o n v e r t e r c o m e s i n t o b e i n g o f t h e f i r s t c h o i c e o f m i d d l e o r h i g h p o w e r d c s w i t c h i n g - m o d e p o w e r s u p p l y . p s z v s c o n v e r t e r h a s n o t o n l y t h e c h a r a c t e r s o f r e s o n a n t c o n v e r t e r b u t a l s o t h e c h a r a c t e r s o f c o n s t a n t f r e q u e n c y , w h i c h m a k e s i t b e c o m e h o t s p o t o f t h e a p p l i c a t i o n o f d c s w i t c h i n g - m o d e p o w e r s u p p l y . a p s z v s c o n v e r t e r t h a t i s u s e d i n p o w e r e n g i n e e r d c p o w e r s y s t e m w a s i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r . f i r s t l y , b a s e d o n m e t h o d o f v o l t a g e a n d c u r r e n t m o d e c o n t r o l , a 2 2 0 v / 3 a p s z v s p o w e r s u p p l y h a d b e e n d e v e l o p e d . b y e x p e r i m e n t , w e t e s t i f i e d e a c h o p e r a t i o n c h a r a c t e r o f p s z v s p o w e r s u p p l y a n d s t u d i e d i t s z v s r e a l i z a t i o n c o n d i t i o n s . t h e r e s u l t o f t h e e x p e r i m e n t s h o w s t h a t t h e e x p e r i m e n t a l e q u i p m e n t m e e t s t h e d e s i r e d t a r g e t p r e f e r a b l y . i n o r d e r t o f i n d d i g i t a l p s z v s p o w e r s u p p l y w i t h g o o d c h a r a c t e r a n d s i m p l e s t r u c t u r e , a s l i d i n g mo d e v a r i a b l e s t r u c t u r e ( s mv s ) c o n t r o l m e t h o d o f p s z v s c o n v e r t e r h a d b e e n d e v e l o p e d i n t h i s p a p e r . b y i n t r o d u c i n g a v a r i a b l e s t r u c t u r e r e a c h i n g l a w , w e g a i n e d a t i m e - i n v a r i a b l e s mv s c o n t r o l l a w o f p s z v s c o n v e r t e r . s i m u l a t i o n r e s u l t s h o w s t h a t t h e a r i t h m e t i c h a s t h e d y n a m i c a n d s t a t i c a d v a n t a g e i n s o m e d e g r e e . p a s s i v i t y - b a s e d c o n t r o l t e c h n i q u e i s a g l o b a l d e f i n i t i o n a n d g l o b a l s t a b i l i z a t i o n n o n l i n e a r c o n t r o l s t r a t e g y . o n e c l o s e d l o o p s y s t e m t h a t i s c o n t r o l l e d b y p a s s i v i t y - b a s e d c o n t r o l l e r h a s s t r o n g r o b u s t n e s s t o w a r d s p a r a m e t e r v a r i a t i o n p a s s i v i t y - b a s e d c o n t r o l o n s w i t c h i n g c o n v e r t e r h a d b e e n i n t r o d u c e d i n t h i s p a p e r f i r s t t i m e i n c h i n a . a n d t h e n w e g a i n e d a p a s s i v i t y - b a s e d c o n t r o l m e t h o d o f p s z v s c o n v e r t e r , w h i c h i s b a s e d o n e n e r g y v i e w . we d o s o m e u s e f u l w o r k o n t h e f i e l d o f t h e r e s e a r c h i n p a s s i v i t y - b a s e d c o n t r o l a n d t h e c o n t r o l o f s w i t c h i n g c o n v e r t e r . k e y w o r d s : p h a s e - s h i f t e d z e r o - v o l t a g e - s w i t c h i n g c o n v e rt e r ; s l i d i n g m o d e v a r i a b l e s t r u c t u r e c o n t r o l ; p a s s i v i t y - b a s e d c o n t r o l 几 华南理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明:所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均己在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作 者 签 名 : 景 森 海日 熟知 ， 年 月 i 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同 意 学 校 保留 并向 国 家 有 关 部门 或 机 构 送 交 论 文 的 复 印 件 和电 子 版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权华南理工大学可以将本学位论文的 全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫 描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密口，在_ 年解密后适用本授权书。 本学位论文属于 不保密e - ( 请在以上相应方框内打 “4 h ) 日日 自丁产白了声了. 作者签名 导师签名 : 4 j :于命丫 日 期: d - 0 . 年 月 日 期: 口 梦 年 月 第一章 绪论 第一章绪论 1 .1引言 电力电子变换器是电力电子装置和电力电子系统最基本、最核心的环节，它 是应用电力电子器件将电能转变为另一种或多种形式电能的装置。按照转换电能 的种类，可以分为四种类型:1 ) 直流变换器，即将一种直流电能转换为另一种或 多种直流电能的变换器;z ) 逆变器，即将直流电能转变为交流电能的变换器: 3 ) 整流器，即将交流电转变为直流电的电能变换器; 4 ) 交交变频器，即将一种频率 的交流电直接转换为另一种可变频率的交流电，或是将频率变化的交流电直接转 换为恒定频率交流电的电能变换器。从能量转换方向来看，电能变换器又可分为 单向或双向电能变换器，双向电能变换器中能量可以双向流动，而单向变换器的 电能只能从一个方向向另一侧流动。本文将主要讨论直流变换器，即 d c / d c开 关变换器。 随着科学技术的发展，各行业对电力电子开关变换器的要求越来越高，可靠 性高，可维修性好，体积小，重量轻，电路结构简单，电气性能好的开关变换器 逐渐成为行业的规范。 电力电子开关变换器高频化技术是电力电子学的一个重要发展方向，它是缩 小电力电子变换器体积，增强能量转换密度，提高转换效率的重要技术途径。开 关器件和元件 ( 磁芯和电容)的高频化是高频电力电子学的基础，功率场效应管 ( mo s f e t ) ，绝缘栅双极性晶体管 ( i g b t )和场控晶闸管 ( mc t , mg t , me t ) 已经成为现代高频电力电子应用的主要开关器件。另一方面，电力电子变换器拓 扑结构的发展， 也是高频开关电力电子学的重要研究方向。 谐振变换器( r e s o n a n t c o n v e r t e r ) ， 准谐振( q u a s i - r e s o n a n t c o n v e r t e r ) ， 多谐振( m u l t i - r e s o n a n t c o n v e r t e r ) 变换技术，零电压开关p w m ( z e r o - v o l t a g e - s w i t c h i n g p w m)和零电流开关p w m ( z e r o - c u r r e n t - s w i t c h i n g p w m) 技术， 零电压转换 ( z e r o - v o l t a g e - t r a n s i t i o n ) 和零 电流转换 ( z e r o - c u r r e n t - t r a n s i t i o n )技术，以及谐振直流环节逆变器 ( r e s o n a n t d c l i n k i n v e r t e r )技术等，部分或全部实现了变换器中功率器件的零电压开关或零电 流开关， 克服了传统脉宽调制功率开关管开关损耗随开关频率成正比增加的缺点， 使功率开关器件的开关频率又提高了一个等级。 华南理工大学丁学硕十论文 1 . 2 d c / d c 开关变换器的发展与现状 1 . 2 . 1 d c / d c 开关变换器的拓扑 飞 、硬开关变换器电路 6 。 年代开始得到发展并应用的d c / d c p w m ( 脉宽调制) 功率变换技术使直流 变换器的设计出现了很大的变化，对常用的线性调节电源( 本质上为一可控电阻) 提出了挑战。 它去掉了庞大笨重的工频变压器， 提高了电源的功率密度( 单位体积 所能得到的最大功率) 减小了装置的体积重量， 提高了变换器的整体效率。 随着功 率半导体元器件的发展，它可以工作于越来越高的开关频率，因而具有越来越小 的体积、重量和越来越高的功率密度。在7 0 年代，其工作频率己从最初6 0 年代 几k h z 上升到2 0 k h z ， 并在当时被称作2 0 k h z 革命。 近些年来， 随着笔记本电脑、 通讯设备和微小型电器设备的发展，要求d c / d c p w m变换器具有更小的体积、 重量和更高的功率密度，这就要求d gd c p w m变换器具有更高的开关频率，例 如几m h z 或几十mh z 。然而，对于常规的d c / d c p w m变换器，进一步提高开 关频率会面临许多实际的阿题。在常规的d gd c p w m变换器中，功率开关管在 电压不为零时导通，在电流不为零时关断，处于强迫开关过程，这种开关过程又 称为硬开关( h a r d s w i t c h i n g ) 过程。在硬开关下工作的。 c / d c p w m变换器，随着 开关频率的上升，一方面开关管的开关损耗会成正比地上升，使电路的效率大大 降低;另一方面，还会产生严重的电磁干扰( e m i ) 噪声 2 、软开关变换器电路 为了克服前述d c / d c p w m变换器在硬开关状态下工作的诸多问题， 8 0 年代 以来软开关技术得到了深入广泛的研究并在近些年得到了迅速发展。所谓软开关 是指零电压开关z v s 和零电流开关z c s . 对于硬开关和软开关，一般的理解是:硬开关过程是通过突变的开关过程中 断功率流完成能量的变换过程; 而软开关过程是通过电感乙和电容c的谐振，使 开关器件中电流 ( 或两端电压)按正弦或准正弦规律变化，当电流自 然过零时， 使器件关断，当电压下降到零时，使器件开通。开关器件在零电压或零电流条件 下完成导通与关断的过程，将使器件的开关损耗在理论上为零。 在 d c / d c 变换器设计中较早提出的软开关变换器是准谐振变换器 ( 口 r c s ) , 巴电路工作在谐振的时阿只占一个开关周期的一部分， 故称为准谐振。 准谐振变换器通过谐振使开关器件上的电流或电压按准正弦规律变化，从而创造 出零电流或零电压开关的条件，极大地减少了变换器的开关损耗和开关噪声。由 于准谐振变换器不能使电路中的有源开关和二极管同时具有软开关条件，因此之 第一章 绪论 后又提出了多谐振变换器 ( mr c s ) 。在多谐振变换器中，由于电路中谐振拓扑和 参数不止一个，故称为多谐振。在准谐振和多谐振变换器中，由于输出电压的调 节是通过调节开关频率来实现的，当负载和输入电压在大范围内变化时，开关频 率也需要大范围的变化，这使得变压器及滤波器的设计变得很困难。为此，又提 出了z v s - p w m变换器和z c s - p w m变换器。 这种类型的变换器， 将准谐振变换器 与常规的 p w m 变换器相结合，通过附加的辅助有源开关阻断谐振过程，使电路 在一周期内，一部分时间按z c s或 z v s准谐振方式运行，另一部分时间按 p w m 方式运行，既有软开关的特点，又有p w m恒频占空比调节的特点。在z v s - p w m 变换器和 z c s - p w m变换器中，谐振电感串联在主功率回路中，因此电路中总是 存在着很大的环流能量，这不可避免地增加了电路的导通损耗;另外，电感储能 与输入电压和输出负载有很大关系，这使得电路的软开关条件极大地依赖于输入 电源和输出负载的变化。为了解决这些问题， 零电压转换( z v t ) p w m变换器和零 电流转换( z c 7 ) p w m变换器被提出。 在这种类型的电路中，辅助谐振电路与主功 率开关管相并联，电路中环流能量被自 动地保持在较小的数值，且软开关条件与 输入电压和输出负载的变化无关。上述各种软开关变换技术在实际的 d c / d c p w m变换器的设计上正在获得越来越广泛的应用，比较典型的有: 零电压开关或 零电流开关的正激、反激或正反激组合式变换电路，全桥移相式z v s 变换器，全 桥移相式 z c s变换器，全桥移相式 z v z c s变换器等，所有这些应用表现了软开 关技术在d c / d c p w m变换器中良好的应用前景。 全桥软开关是目前国内外 dc / d c 变换电路中最常用的电路拓扑形式之一， 在中大功率应用场合更是首选拓扑。这主要是考虑它具有功率开关器件电压、电 流定额值较小，功率变压器利用率较高等明显优点。基本的全桥变换电路根据供 电方式的不同( 输入端所连储能元件的不同) 可分为电压源型和电流源型两类。其 中电压型d c / d c全桥变换电路是由基本的b u c k 变换电路演变而来，因此也称为 全桥b u c k 变换器， 在实际中得到较广泛的应用。 其基本电路原理图可参考本文第 二章的基本全桥变换器拓扑。 电压型全桥变换电路大多在 p w m 方式下工作，当然，它也可以以谐振方式 工作，如:串联谐振方式 ( s r c )和并联谐振方式 ( p r o) ，但与前述准谐振变换 器与多谐振变换器一样，这时输出电压的调节需要采用频率调制的方式，因此当 输入电压或负载在很大范围内变化时，要求开关频率有很大的变化范围，这使得 电路中的磁性元件以及滤波器的优化设计很难实现。 为了在变压器副边得到占空比 d可调的正负半周对称的交流方波电压，可 以有多种控制方式，目前最常用的为三种方式: 1 )双极性控制方式，是过去全桥变换电路最基本的工作方式。在这种控制 方式中，功率变换是通过中断功率流和控制占空比实现的，即一个对管桥臂上两 华南理工大学工学硕士论文 个开关管同时导通或关断，工作频率恒定，但是这类控制方式在带感性负载时， 当d 0 . ，以后， 变压器副边输出电压将不受占空比调节的影响，因而这类控制方 式不适合感性负载; 2 )有限双极性控制方式，它是让一个桥臂的两个管子为p w m工作，另一个 桥臂的两个管子轮流导通半个周期，输出电压的大小由 p w m 工作的桥臂控制。 在这种控制方式下，输出电压仅与开关器件有关，与负载的性质和大小无关; 3 )移相p s (p h s s e - s h i f t ) p iy m 控制方式，是近年来在全桥变换电路拓扑中 广泛应用的一种软开关控制方式。这种控制方式实际上是谐振变换技术与常规 p w m变换技术的结合， 它利用功率开关管的结电容和高频变压器的漏电感作为谐 振元件，利用高频变压器漏感储能对功率开关管两端输出电容的充放电使得开关 管两端的电压下降为零，能够有效地降低电路的开关损耗和开关噪声，减少了器 件开关过程的电磁干扰，为变换器装置提高开关频率、提高效率、降低尺寸及重 量提供了良好的条件。同时具有电路拓扑结构简洁、控制方案简单等特点。 1 . 2 . 2 d c / d c开关变换器的控制方法 设计一个控制系统，首先要明确其控制目标，一般地说， d c / d c开关变换器 的控制目标有:1 )稳态下保证直流输出电压稳态误差为零;2 )控制系统对电路 的参数变化，外来扰动有较强的鲁棒性。随着电力电子学科的不断发展，尽管已 经对开关变换器做了大量的研究工作，但是在 d c / d c开关变换器的控制研究方 面，只是在最近才有了较为全面的研究。主要有两个方面的原因:1 )长期以来， 一直缺少能方便地应用于开关变换器控制系统设计的大信号离散模型; 2 ) 常规的 控制算法对开关变换器的控制无法取得满意的效果，而控制的快速性又使得较为 复杂的算法难以实现。 由于 d c / d c开关变换器是一个强非线性系统，这使得传统的简单小信号线 性化模型的使用范围受到了很大的限制。 1 9 7 6 年， r . d .mi d d l e b r o o k 和s . c u k 在前 人的基础上提出了变换器的状态空阅平均法， 较好地解决了p w m型d c / d c开关 变换器的稳态和动态低频小信号的分析方法，在其之上控制方法研究也取得了重 大进展。而状态空间平均法也有些难以克服的缺点，即无法估计纹波大小，稳定 性分析不够准确， 不能分析准谐振变换器等。 近年来又出现了两类新的建模方法: 数值法和解析法。前者根据一定的算法进行计算机运算处理而获得开关变换器的 特性，故很难提供网络工作机理的信息，此外，如果计算量过大，也将使计算机 无法承受。而解析法则着眼于网络工作机理的分析，满足一定精度要求下的简单 通用。 随着电力电子学科应用的日益广泛，探讨和研究开关变换器的控制及其特性 第一章 绪论 已不仅仅是电力电子学专家的工作，许多控制理论的研究者也开始致力于发展更 精确的非线性模型及其它高性能的控制器，控制理论的许多新方法、新成果也得 到广泛应用 。 1 . 2 . 2 . 1线性控制方法 目前，在 p w m 控制开关变换器的实际应用中，其控制方法大都选择线性控 制方法，特别是传统控制方法 ( 电压模式的单环控制和电流模式的双环控制)的 应用仍较为普遍。这主要是因为基于线性原理的设计方法较为成熟，实现过程也 相对简单，成本低廉，而且也能达到绝大多数情况的要求。 p w m开关变换器从其诞生开始首先就是采用了电压模式的单环控制。 单环控 制只对输出电压进行采样反馈，是最简单的一种控制方式，但其控制和调节作用 存在延迟，这就使系统难以得到优良的动态品质。如果在 p w m 开关变换器系统 中能够从主电路获取更多的反馈信息，以实现双环或多环控制，则可以得到比单 环控制更好的动态品质。 2 0世纪 7 0 年代末期， 人们开始在p w m开关变换器系统 中增加电流负反馈，组成电压、电流双环控制系统。一般来说，对于典型的基本 d c / d c变换器拓扑，除了c u k 变换器以外，均为二阶电路，有两个状态变量。由 最优控制理论，实现全状态反馈的系统是最优控制系统，可以实现动态响应的平 方积分指标和最小。因此，在开关变换器系统中取输出电压和电感电流两种反馈 信号以实现双环控制是符合最优控制规律的。 1 )电压模式控制方法 传统的 p w m 开关变换器采用电压模式控制方法，只对输出电压采样为反馈 信号实现闭环控制， 以稳定输出电压。 典型电路如图 1 -1 所示， 控制电路由误差 放大器和p w m调节器组成， p w m调节器根据输出电压和参考电压的误差产生固 定频率的脉宽控制信号来驱动变换器中的开关 s 。这种方法的设计和分析较易实 现，锯齿波振幅较大，对于抗噪声性能可提供较大的裕度。但任何输入电压和负 载的变化必须首先转化为输出电压的变化，然后经反馈环采样进行调节，这意味 着其动态响应速度较慢，存在相位滞后。另外由于环路增益随输入电压而变，使 得补偿变得比较复杂。 华南理工大学工学硕士论文 图 1 一1电压模式控制原理图 2 )电流模式控制方法 各种电流模式均采用直接控制变换器的电感电流方式，使其能在一个开关周 期内对控制输入作出响应，因而能有效抑制由于滤波电感而导致的控制函数相位 滞后。峰值电流控制的电路如图 1 -2 所示。由固定频率的时钟信号触发开关管s 导通，电 感电流上升， 通过检测电感电流i , 的大小，当其上升到参考电流i r t 时， 比较器输出控制使得s截止， 直至下一个时钟信号的到来。 由于在开关s断开时， 开关电流的峰值等于参考电流， 因此这种电流反馈控制方法被称为峰值电流控制。 这种控制电路可以限制电感电流的大小，从而保证整个系统具有过载保护能力， 但当变换器的占空比大于0 . 5 时，电路容易产生分谐波振荡现象。文献 8 对单端 和推挽式开关变换器在峰值电流控制下的稳定性做了研究，用实例说明了分谐波 振荡产生的过程，并考察了斜波补偿对系统稳定性的影响。 比较器 斜波补偿 十 卜一 参考电流1 . . t 图 1 一2 峰值电流模式控制原理图 除了峰值电流控制外，还可以根据控制目标的不同，构造平均电流控制，延 迟控制等。平均电流控制可使得变换器等价于一理想电流源，fp l 样，其中也存在 分谐波振荡现象， 但可以选择合适的补偿网络增益来消除分谐波现象。而延迟控 制对电流的最大值和最小值均加以控制，当开关s 导通时，电感电流上升，直至 第一章 绪论 上升到参考电流为止，此时控制开关 s截止，电感电流下降，当下降幅度达某一 设定值4 i 时，又输出控制使开关 s导通，开始下一个开关周期。显然，这种控制 方 法的开关工作频率由输入电压、输出电压、电感值和设定值a / 决定。 1 . 2 . 2 . 2非线性控制方法 1 )单周期控制方法 开关变换器是一非线性系统，其中的开关变量存在脉动特性，而周期控制正 是利用了开关量的这一特性，即控制脉动的电流或电压，使其一周期内的平均值 与参考值相等，因而动态响应迅速，抗干扰能力强。图 1 -3以b u c k 变换器为例 来说明周期控制的原理。由于开关的斩波作用，使得 v d 上的电压呈现脉动特性， 其平均值为: v = 步 t= 1 dtfvddt jv8 dto t n ( 1 一 1 ) 而 v o 是l c低通滤波的输出， 它包括直流量 v s 和叠加在其上的剩余开关纹波， 因 此当 输入电压 岭变化时，只需调节占 空比d ，即可以使输出稳定在参考电压 v , t 上，即可以根据函数式: 守 = v, f ( 1 一2) 来确定占 空比d o具体来说，一个周期开始， 开关管导通， 此时v d - v r ，根据式 l i/ k 2 , k 是 变压 器原 副 边匝比 。 q 2 l d 2 i c 2 二 03 i c 3w i c a 害 习 习 q l 一 ， 0 3 :一 q 1 州; 一尚 下 q 4i q 2 一 月不 ( 洲 i ; ， 1 ; 一 一 r 一/ ,t-e 口 i i 一， i l 。 i. l 哗 =下11|1-l-1- t ot lt 2t 3t 4t 5 t 6 t 7 图2 -1 z v s p w m主电路 图2 -2 z v s主要波形 第二章 移相式全桥软开关变换器原理与分析 2 . 2 工作过程分析 图2 -3 给出了变换器在不同开关状态下的等效电路。 各开关状态的工作情况 描述如下: 1 )开关模态 0 t 。 时刻，对应图2 -3 ( a ) . q t . q 、 导通，原边电流流经q t , l l 、变压器原 边绕组及q 4 ，最后回到电源负。副边电流回路是:副边绕组l , ， 的正端，经整流 管d r , 与 、 q和负 载，回 到l , ， 负端。 此时 变压器原边向 副 边传输功率。 2 )开关模态 1 t o , t i l , 对应图2 - 3 ( b ) . t 。 时刻关断q t ，原边电 流从q ， 转移到c 3 和c l 支路， c ， 充电c ， 放电，由于有c ， 和c 3 , q ， 是零电压关断， 此时谐振电感与滤波 电 感与是串 联的， 由 于l f 很大， 故可以 近似认为原边电流in 不变， 类似于一个恒 流源。 这样原边电 流ip 和电 容c t c 3 的电 压为: i p = j ( t 0 ) 二 i , ( 2 -1 ) 一 t) = i t2 c re, 一 “ ， 一 v s 一 i, r2c , ( 2 一2 ) ( 2 一 3 ) 到t ， 时刻，伪电压下降到零，q ， 反并联二极管d ， 自 然导通，从而结束开关 模态 1 。该开关模态的时间为 t o l = 2 c , , 气/ i , ( 2 一4) ( a ) t 。 时刻 ( b ) t o , t11 华南理工大学工学硕士论文 qidi 1 01q 2 de 1 c, b口 q 3d3 l -明l以i c a 二下|!1一一- l1 ( c ) t 7 , t l ( d ) t 2 , t e l ( e ) t 3 , t a l ( f ) t4, t s l ( g ) i t s , t 6 l 图2 -3 各种开关等效电路 1 4 第二章 移相式全桥软开关变换器原理与分析 3 )开关模态 2 i t t , t 2 l ，对应图2 -3 ( c ) . d ， 导通后，开通q 3 ，而q ， 虽己开通，但q ， 并 没有电流流过，电流仍由d 3 流通。由于d ， 已导通，故必 是零电压开通。 应当指 出，q 3 时刻后，原边电流过零并向负方向增长，q 2 q ， 为原