譚 健，吳 特，李 鐵，譚自強(qiáng)，榮 軍,2

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降壓型零電壓開關(guān)諧振電路的仿真研究

譚 健1，吳 特1，李 鐵1，譚自強(qiáng)1，榮 軍1,2

（1. 湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院， 湖南岳陽 414006；2. 復(fù)雜工業(yè)物流系統(tǒng)智能控制與優(yōu)化湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 湖南岳陽 414006；）

闡述了應(yīng)用于開關(guān)電源電壓器的降壓型零電壓準(zhǔn)諧振電路的工作原理，給出了其在MATLAB/Simulink中的仿真模型和仿真結(jié)果。通過仿真結(jié)果得出，零電壓準(zhǔn)諧振電路可減少開關(guān)損耗，同時也可以控制浪涌的發(fā)生，使得噪聲很小，但元器件損耗增大、溫升容易增高。

零電壓 諧振 開關(guān)損耗 仿真

0 引言

準(zhǔn)諧振是一種最早發(fā)展起來的軟開關(guān)電路，與硬開關(guān)相比，通過諧振軟開關(guān)技術(shù)使功率開關(guān)器件中的電壓按正弦或準(zhǔn)正弦規(guī)律變化，從而提高開關(guān)電源工作頻率。另外軟開關(guān)可以使功率器件開通時，電壓線降為零，電流再上升；或者使器件關(guān)斷時，電流先降為零，電壓再上升，從而可以使功率損耗降為零。這樣功率器件在開通或者關(guān)斷時，不會產(chǎn)生開關(guān)損耗和噪聲，提升變換器效率[1，2]。本文對應(yīng)用于開關(guān)電源電壓器的降壓型零電壓準(zhǔn)諧振電路進(jìn)行了研究，首先詳細(xì)地闡述了該電路的工作原理，然后借助仿真軟件MATLAB/Simulink對電路的工作波形進(jìn)行了建模與仿真，最后通過仿真結(jié)果對電路進(jìn)行了分析。

2 降壓型零電壓開關(guān)諧振電路的工作原理

(a) 工作電路圖

(b) 工作波形圖

圖1 降壓型零電壓開關(guān)諧振電路的工作電路和波形圖

圖2 軟開關(guān)過程中的電壓和電流波形

圖1軟開關(guān)電路說明了絕大部分軟開關(guān)電路的基本特征。通過在開關(guān)過程前后引入諧振，使開關(guān)開通前電壓先降到零，關(guān)斷前電流先降到零，就可以消除開關(guān)過程中電壓、電流的重疊，降低它們的變化率，從而大大減小甚至消除開關(guān)損耗。同時，諧振過程限制了開關(guān)過程中電壓和電流的變化率，這使得開關(guān)噪聲也顯著減小。這樣的電路被稱為軟開關(guān)電路，而這樣的開關(guān)也被稱為軟開關(guān)。

圖3 硬開關(guān)過程中的電壓和電流波形

3 帶隔離變壓器的半橋電路在MATLAB/ Simulink的建模與仿真

3.1 仿真模型

降壓型零開關(guān)諧振電路在MATLAB/Simulink中的仿真模型圖分別如圖4[4-6]，圖4中的模型主要由一個直流電源DC、電力場效應(yīng)管、驅(qū)動電路、諧振電感、諧振電容、電力二極管、測量模塊、以及RC負(fù)載構(gòu)成。

圖4 降壓型零電壓開關(guān)諧振電路的仿真模型

3.2 仿真結(jié)果及其分析

4 結(jié)束語

本文首先詳細(xì)的闡述了降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路的工作原理，然后通過建模仿真對理論分析進(jìn)行了驗(yàn)證，仿真結(jié)果表明，降壓型零電壓開關(guān)準(zhǔn)諧振電路能夠?qū)崿F(xiàn)主電路功率開關(guān)管的零電壓開通。

圖5 降壓型零電壓開關(guān)諧振電路的仿真波形圖

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Simulation Research of Buck Zero-voltage Switching Resonant Circuit

Tan Jian1, Wu Te1,Li Quan1,Tan Ziqiang1,Rong Jun1,2

（1.Department of Information and Communication Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, Hunan, China; 2. Key Laboratory of Hunan Province on Intelligent Control and Optimization of Complex Industrial Logistics System, Yueyang 414006, Hunan, China)

TM46

A

1003-4862（2017）12-0022-03

2017-09-22

湖南省科技計劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助（2016TP1021）

譚?。?997-），男，本科在讀，自動化專業(yè)。

榮軍（1978-），男，碩士，講師，研究方向：開關(guān)電源、電機(jī)控制。