[发明专利]一种基于有效占空比的移相全桥ZVS变换器建模方法

权利要求书

1.一种基于有效占空比的移相全桥ZVS变换器建模方法，其特征在于：包括以下步骤：

（1）建立Buck变换器的平均线性模型：所述的Buck变换器由输入电压源U1、功率开关器件S、二极管Q、储能电感L、滤波电容C及负载电阻R组成；功率开关器件S一端连接输入电压源U1正极，另一端同时连接二极管Q负极和储能电感L的一端；储能电感L的另一端与滤波电容C相连；滤波电容C的另一端同时连接输入电压源U1负极和二极管Q正极；负载电阻R与滤波电容C并联；将功率开关的周期性导通、关断所引起的不同状态，根据它们在一个周期内各自所占的时间比重取加权平均，从而得到等效的平均线性模型；

（2）通过引入有效占空比，并分析移相全桥ZVS变换器的工作过程，推导移相全桥ZVS变换器有效占空比的表达式：所述的移相全桥ZVS变换器包括输入电压源U2、变压器、连接于所述变压器原边的全桥逆变电路、连接于所述变压器副边的整流电路、连接于所述整流电路输出端的滤波电路及负载；所述的整流电路包括两个二极管D₅、D₆，两个二极管D₅、D₆的阳极分别连接于所述变压器副边的两端，阴极共同连接于所述滤波电路的一端；所述滤波电路包括滤波电感L0及滤波电容C0，其中，滤波电感L0的一端连接所述整流电路中两个二极管D₅、D₆的阴极，滤波电感L0的另一端与滤波电容C0串联，滤波电容C0的另一端与所述变压器副边的中心抽头连接；所述负载包括一个电阻R0，与所述滤波电路中的滤波电容C0并联；所述的全桥逆变电路包括超前桥臂、滞后桥臂及谐振电感Lr；所述超前桥臂由两个功率开关器件Q₁、Q₃串联组成，两个功率开关器件Q₁、Q₃分别与两个二极管D₁、D₃、两个电容C₁、C₃并联，两个功率开关器件Q₁、Q₃的连接节点与所述谐振电感L_r的一端相连；所述的滞后桥臂由两个功率开关器件Q₂、Q₄串联组成，两个功率开关器件Q₂、Q₄分别与两个二极管D₂、D₄、两个电容C₂、C₄并联，两个功率开关器件Q₂、Q₄的连接节点与所述变压器原边的一端连接；所述谐振电感Lr与所述变压器原边串联连接；所述的超前桥臂中的两个功率开关器件Q₁、Q₃互补导通，所述的滞后桥臂中的两个功率开关器件Q₂、Q₄互补导通，且超前桥臂以一定的相位差领先于所述滞后桥臂导通；所述有效占空比表示负载能量由输入电压源、而不是电感储能提供的状态在一个周期内所占的时间比重，其表达式为

其中，为所述超前桥臂领先于所述滞后桥臂导通的相位差，n为所述变压器的原、副边匝数比，I_L为流过滤波电感L0的电流，T为开关周期，v_i为输入电压，v_o为输出电压；假设所述功率开关管Q₁、Q₂、Q₃、Q₄、所述二极管D₁、D₂、D₃、D₄、所述电容（C₁、C₂、C₃、C₄）、所述二极管D₅、D₆相同，且L_r＜＜n²L；

(3)占空比表示功率开关导通状态在一个周期内所占的时间比重,有效占空比与所述占空比之间的差异,体现了移相全桥ZVS变换器与Buck变换器的主要区别,将Buck变换器模型中的占空比用有效占空比代替，同时模型的输入电压用移相全桥ZVS变换器输入电压v_i折算到其变压器副边的电压v_i/n表示,即可得到移相全桥ZVS变换器模型。