有源鉗位電流型全橋隔離DcDc變換器的小信號(hào)分析與控制設(shè)計(jì)資料說(shuō)明

　　本文系統(tǒng)地推導(dǎo)了有源箝位電流型隔離全橋dc/dc變換器的小信號(hào)模型。有源鉗位是一種有源緩沖電路，有助于吸收功率半導(dǎo)體器件上的關(guān)斷電壓尖峰，從而限制或鉗位器件上的電壓。本質(zhì)上，它導(dǎo)致所有設(shè)備（主設(shè)備和輔助設(shè)備）的零電壓開(kāi)關(guān)（ZVS），從而導(dǎo)致低開(kāi)關(guān)損耗和更高的效率。利用狀態(tài)空間平均技術(shù)導(dǎo)出小信號(hào)模型。設(shè)計(jì)了一種具有固定頻率占空比調(diào)制的固定頻率雙環(huán)平均電流控制，使變換器在負(fù)載（1:10）和輸入電壓（1:2）變化較大的情況下工作，并給出了設(shè)計(jì)過(guò)程。給出了基于MATLAB的頻率響應(yīng)曲線(xiàn)和基于PSIM 9.0的仿真結(jié)果，驗(yàn)證了控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并觀(guān)察了負(fù)載和輸入電壓階躍變化時(shí)的暫態(tài)響應(yīng)。

　　高頻（HF）電流型變換器在要求較高電壓轉(zhuǎn)換比和對(duì)輸入電流紋波敏感的應(yīng)用中，特別是在燃料電池應(yīng)用中，得到了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。目前，隨著全球可再生能源市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，以清潔和綠色能源的概念來(lái)節(jié)約環(huán)境，特別是燃料電池的概念及其在燃料電池逆變器、電解槽、燃料電池汽車(chē)（FCVs）等領(lǐng)域的應(yīng)用，現(xiàn)有的fed變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在文獻(xiàn)中被迅速引用［1-8］觀(guān)察到，在高頻開(kāi)關(guān)操作中，與電壓型PWM和諧振型變換器相比，電流型拓?fù)淇梢蕴峁挿秶能涢_(kāi)關(guān)，同時(shí)保持較高的效率，在從滿(mǎn)負(fù)載到輕負(fù)載（1:10）的功率傳輸時(shí)，輸入電壓的變化為1:2［8］穩(wěn)定的工作點(diǎn)以及節(jié)油，提高了系統(tǒng)整體效率，降低了能源成本。文［1-4］對(duì)圖1所示的電流型全橋隔離dc/dc變換器進(jìn)行了分析，它適用于低電壓、高轉(zhuǎn)換比的大功率應(yīng)用。燃料電池電壓隨燃料流量、燃料壓力、燃料電池堆溫度等參數(shù)的變化而變化，改變了功率向負(fù)載的傳遞。變換器輸出偏離設(shè)計(jì)定值，必須調(diào)節(jié)以保持定值。因此，需要設(shè)計(jì)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠在任何外部干擾下自動(dòng)調(diào)節(jié)占空比，以將變流器輸出電壓調(diào)節(jié)到規(guī)定的恒定值。該變換器的小信號(hào)建模可以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制，本文對(duì)此進(jìn)行了討論。