移相控制在脈沖電源中應(yīng)用

于曉慧　趙悅　張國(guó)福　賈成閣

摘 要：傳統(tǒng)脈沖電源控制方式通常為開環(huán)式或單閉環(huán)式，輸出不穩(wěn)定且不可控，文章設(shè)計(jì)了基于移相控制的脈沖電源，主電路為全橋變換電路，并利用濾波電路對(duì)輸出采樣，輸出穩(wěn)定的雙脈沖方波，且電壓有效值50V-100V可調(diào)，最后基于MATLAB/SIMULINK對(duì)電路進(jìn)行仿真驗(yàn)證。

關(guān)鍵詞：移相控制；脈沖電源；全橋變換電路；MATLAB仿真

中圖分類號(hào)：TM46 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）30-0163-02

Abstract： The control mode of traditional pulse power supply is usually open loop or single closed loop， and the output is unstable and uncontrollable. This paper designs a pulse power supply based on phase shift control. The main circuit is a full bridge transformation circuit， and the filter circuit is used to sample the output， stable double-pulse square wave， and the voltage 50V-100V RMS-adjustable. Finally based on MATLAB/SIMULINK， simulation of the circuit was conducted.

Keywords： phase shift control； pulse power supply； full bridge converter circuit； MATLAB simulation

1 概述

近年來(lái)，各行各業(yè)都在發(fā)展新工藝，隨之而來(lái)的是對(duì)新型電源的需求，例如新工藝脈沖電鍍對(duì)新型脈沖電源的需求，新型脈沖電源效率高于傳統(tǒng)直流電源，體積更小。本文主要研究電鍍用新型脈沖電源，并將移相控制ZVS-PWM DC/DC應(yīng)用到電源的設(shè)計(jì)中，得到輸出穩(wěn)定雙脈沖方波的電源。

2 全橋變換電路模型

脈沖電源主電路為全橋變換電路，典型全橋變換電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1所示[1]。

Q1-Q4是開關(guān)管IGBT，D1-D4為續(xù)流二極管，C1-C4是并聯(lián)電容，Tr為變壓器；變壓器的副邊電壓經(jīng)整流后作為系統(tǒng)的輸出V0，電感L2與電容C0及電阻R組成一個(gè)濾波電路，對(duì)輸出進(jìn)行采樣處理[2]。

3 移相控制策略

全橋變換電路使用移相控制策略，用移相角控制輸出功率，控制過(guò)程如圖2所示[1，3]。

移相控制過(guò)程采用雙閉環(huán)調(diào)節(jié)器，電壓采樣測(cè)得UC0，UC0與給定值U0比較，誤差經(jīng)PI電壓控制器調(diào)節(jié)，得電流控制值，控制值與電流采樣iL2比較，輸出電流差值信號(hào)，經(jīng)PI電流控制器調(diào)節(jié)，輸出調(diào)制電壓u，調(diào)制電壓u經(jīng)PWM移相控制驅(qū)動(dòng)全橋變換電路開關(guān)管開斷，進(jìn)而控制輸出電壓V0[2，4，5]。

4 仿真與仿真結(jié)果

根據(jù)全橋變換主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及移相控制過(guò)程，在MATLAB/SIMULINK建立脈沖電源仿真模型，其中主電路仿真模型如圖3所示，移相控制器仿真模型如圖4所示。

仿真參數(shù)：L1=4.5？滋H，L2=1H，C0=64mF，IGBT并聯(lián)電阻10？贅，并聯(lián)電容20？滋F，變壓器變比Kn=0.428，V0輸出串聯(lián)電阻電容負(fù)載，電阻100？贅，電容10mF，r=4？贅，系統(tǒng)時(shí)鐘周期TP=15？滋S，電壓外環(huán)采樣周期TV=50？滋S，設(shè)置移相控制頻率f=4kHz時(shí)的輸出波形，如圖5所示。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文將移相控制應(yīng)用到脈沖電源中，通過(guò)控制全橋變換電路開關(guān)管的開斷，得到輸出穩(wěn)定雙脈沖方波的電源，并根據(jù)主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及移相控制理論策略，在MATLAB上對(duì)電路進(jìn)制仿真，最終，仿真結(jié)果驗(yàn)證電源設(shè)計(jì)合理。

參考文獻(xiàn)：

[1]程瓊，劉瀟.移相全橋ZVZCS DC/DC變換電路的PSpice仿真研究[J].電源技術(shù)，2015（03）：588-590.

[2]宋志勇.移相全橋大功率高頻開關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì)[D].湖北：湖北工業(yè)大學(xué)，2014（06）：7-12.

[3]支剛.基于移相控制技術(shù)的供電可靠性提高方案[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017：154-155.

[4]程紅，高巧梅，朱錦標(biāo).基于雙重移相控制的雙向全橋DC-DC變換器動(dòng)態(tài)建模與最小回流功率控制[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2014，29（3）：245-253.

[5]謝江華，張方華，張帥，等.基于載波移相控制的高功率密度雙降壓式全橋逆變器[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào)，2016，31（13）：2-8.

[6]支剛.基于移相控制技術(shù)的供電可靠性提高方案[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2017（17）：154-155.

[7]田嘉琛.利用移相技術(shù)解決“一變多控”的諧波問(wèn)題[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2015（36）：171.