數(shù)字化是開關(guān)電源的發(fā)展趨勢(shì)，它可以實(shí)現(xiàn)快速、靈活的控制設(shè)計(jì)，改善電路的瞬態(tài)響應(yīng)性能，使之速度更快、精度更高，可靠性更強(qiáng)。因此，本文基于Saber仿真軟件對(duì)采用數(shù)字控制的大功率移相控制全橋ZVS電源系統(tǒng)( 12 V /5 000 A)進(jìn)行了建模、仿真，并對(duì)仿真結(jié)果進(jìn)行了分析。

　　1 主電路的建模

　　移相控制全橋ZVS2PWM變換器電路實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、工作可靠，而且充分利用了器件的寄生參數(shù)，不需要加入輔助電路，比較適合大功率低壓大電流的應(yīng)用場(chǎng)合，其主電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

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　　圖1 移相控制全橋ZVS2PWM電源系統(tǒng)主電路

　　Saber軟件提供了功率器件建模工具M(jìn)odel Ar2chitect,如圖2所示為該工具提供的IGBT等效電路模型，根據(jù)實(shí)際器件的參數(shù)調(diào)整圖2中的各個(gè)參數(shù)值即可完成建模。本系統(tǒng)采用IGBT 的型號(hào)為CM400HA-24E,其額定參數(shù)為1 200 V /400 A.電容c1~c4為外接諧振電容，其中c1 = c3, c2 = c4。

　　高頻變壓器采用兩個(gè)單元變壓器串并聯(lián)的組合方式，它可以使并聯(lián)的輸出整流二極管之間實(shí)現(xiàn)自動(dòng)均流，并且使得變壓器的設(shè)計(jì)模塊化，簡(jiǎn)化變壓器的制作工藝，降低損耗。原邊用串聯(lián)電感l(wèi)r作為變壓器的等效漏感， 用電流控制電壓源(CCVS)模塊來(lái)代替具有電流采樣作用的霍爾電流傳感器。

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　　圖2 IGBT等效結(jié)構(gòu)圖

　　次級(jí)輸出采用倍流整流電路結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)中電感電流和變壓器次級(jí)電流小，整流管導(dǎo)通損耗及變壓器銅損較小;該結(jié)構(gòu)具有雙電感交錯(cuò)濾波，可在電感值較小的前提下，減小電流紋波，提高動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。

　　2 數(shù)字控制器的建模

　　2.1 峰值電流型控制方式

　　開關(guān)電源功率開關(guān)器件導(dǎo)通電流等內(nèi)部變量的瞬態(tài)值具有相對(duì)獨(dú)立性，只有直接控制電流瞬態(tài)峰值，才能有效快速地保護(hù)功率開關(guān)器件，同時(shí)克服全橋變換器的偏磁問(wèn)題，提高其動(dòng)態(tài)反應(yīng)速度和可靠性，因此，本系統(tǒng)采用峰值電流控制模式。峰值電流型控制模式開關(guān)電源的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖3所示，系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型見圖4所示。

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　　圖3 開關(guān)電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

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　　圖4 系統(tǒng)控制數(shù)學(xué)模型