单端反激变换器的建模与应用仿真摘要：本课程设计的目的是对直—直变换电路中常用的带隔离的Flyback电路〔反激电路〕进行电路分析、建模并利用Matlab/Simulink软件进行仿真.首先是理解分析电路原理,以元件初值为起点,用simulink软件画出电路的模型、并且对电路进行仿真,得出仿真波形.在仿真过程中逐步修正参数值,使得仿真波形合乎要求,并进行电流连续、断续模式与电路带载特性的分析.关键词：单端反激变换器 Matlab/Simulink 建模与仿真 二、反激变换器的基本工作原理 1.基本工作原理 〔1〕当开关管导通时,变压器原边电感电流开始上升,此时由于次级同名端的关系,输出二极管VD截止,变压器储存能量,负载由输出电容C提供能量,拓扑电路如下图. 图2-1开关管导通时原理图 为防止负载电流较大时磁心饱和,反激变换器的变压器磁心要加气隙,降低了磁心的导磁率,这种变压器的设计是比较复杂的. 〔2〕当开关管截止时,变压器原边电感感应电压反向,此时输出二极管导通,变压器中的能量经由输出二极管向负载供电,同时对电容充电,补充刚刚损失的能量,原理图如下图.图2-2开关管截止时原理图 在开关管关断时,反激变换器的变压器储能向负载释放,磁心自然复位,因此反激变换器无需另加磁复位措施.磁心自然复位的条件是：开关导通和关断时间期间,变压器一次绕组所承受电压的伏秒乘积相等. 2、DCM&CCM根据次级电流是否有降到零,反激可以分为DCM<副边电流断续模式〕和CCM〔副边电力连续模式〕两种工作模式.两种模式有其各自的特点.下面两种工作模式时的波形.图2-3反激变换器工作在CCM下的各个波形图2-4反激变换器工作在DCM下的各个波形两种工作模式有完全不同的工作特性和应用场合.以下是这两种工作模式的优缺点比较.Ug为PWM脉冲信号、UT为开关管承受电压、IL1与IL2原副边电流、UL2副边电压.DCM的初级电流、次级电流可达CCM的两三倍,要求更大电流的开关管、输出二极管以与耐高纹波的输出滤波电容.大的峰值电流会造成严重的RFI问题.反激电路中变压器磁芯的磁通密度取决于绕组中电流的大小.在最大磁通密度相同的条件下,CCM下的磁通密度的变化范围要比DCM小,由Vi＝N*△B*Ae/DT可知,CCM相对而言需要较多的匝数或是较大的磁芯.磁芯的利用率较低.CCM下输出二极管在截止时,由于二极管反向恢复电流的影响,会有较大的开关损耗,需要反向恢复时间短的二极管.而在DCM下,二极管在截止前已经没有电流通过了,PN结中的存储电荷已经自己完成了复合,所以不存在反向恢复的问题. 三、反激电路的建模与仿真打开matlab/simulink,按照与原理图依次选取各个电子元件,然后画出仿真电路如下图3-1.图3-1反激电路仿真原理图Simulink 仿真模型图中电压源为100V直流电压.Pulse Generator为PWM脉冲发生器,用于驱动IGBT,调节其占空比就可以控制输出电压的大小.Diode为电力二极管,单向导通,阻止电流反向流动；电路的开关器件为 IGBT,R为电阻、C为输出电容.Scope用于显示PWM脉冲信号、IGBT开关电流Is和开关管电压Us、副边电流Iw2、负载电流I0、负载电压U0.算法选择ode15s,stop time选择0.005秒.图中有几个比较重要的元件的参数需要设定.元件参数如下表3-2所示：DC Voltage100VPWM周期0．0001sec变压器f10000HZV1100VV220VR5ΩC2e-4F表3-2仿真电路中参数设置图3-3当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=2pu,电阻R=5Ω,IGBT内部电感=1e-8H各信号波形图3-4当占空比D=5,Rm=50pu、Lm=2pu,电阻R=5Ω,IGBT内部电感=1e-8H各信号波形 从图3-3和3-4可以看出：当其他条件不变时,减小占空比,电路由连续模式变为断续模式.图3-5当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=2pu,R=5Ω,IGBT内部电感=1e-8H各信号波形图3-6当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=1pu,R=5Ω,IGBT内部电感=1e-8H各信号波形从图3-5和3-6可以看出,当其他条件不变,减小变压器Lm值时,电路由连续模式变为断续模式.图3-7当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=2pu,R=5Ω,IGBT内部电感=1e-8H各信号波形图3-8当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=2pu,R=1e8Ω,IGBT内部电感=1e-8H各信号波形从图3-7和3-8可以看出,其他条件不变增大输出电阻阻值,电路由连续模式变为断续模式,且输出电压Uo和输出电流Io将越来越大、趋于无穷.图3-9 当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=2pu,R=1e8Ω,IGBT内部电感=1e-8H时各信号波形图3-10当占空比D=50,Rm=50pu、Lm=2pu,R=1e8Ω,IGBT内部电感=0.1H时各信号波形从图3-9和3-10可以看出,其他条件不变增大IGBT内部电感值,电路由连续模式变为断续模式.四．结论 〔1〕在其他条件不变的情况下,占空比D、变压器Lm值、输出电阻R、IGBT内部电感的变化可以决定电路是工作在电流连续状态还是断续状态.（2） 电流断续模式下,在输出电阻比较大的极端情况下,由于T导通时储存在变压器电感中的磁能无处消耗,故输出电压将越来越高,损坏电路元件,所以反激式变换器不能在空载下工作.参考文献：[1] 金海明,郑安平.电力电子技术[M].：邮电大学,2005.[2] 陈怀琛,吴大正,高西全.MATLAB与在电子信息课程中的应用[J] .：电子工业,2006.9 / 9。