基于MATLAB的對零電流開關準諧振變換器的建模與仿真

t4=Ts－t3(8)

式中：Ts為一個開關周期。

4零電流開關準諧振變換器的電路建模

建模的主要思想是把零電流變換的4個工作階

段變為2個，即開關開通狀態和關斷狀態。當AK之間的電流是零，我們認為是關斷狀態；而當AK之間的電流是I，則為開通狀態。依照這個觀點，一個零電流開關就非常相似于一個理想開關。開關模態2和3明顯是開通狀態，而開關模態4則處于關斷狀態。對于開關模態1，流過AK的電流從零上升到I在t1時間內，I是流過零電流開關和反向二極管的電流之和。按平均值處理，也就等同于開通和關斷狀態各處半個t1。所以我們得到開通時間為

ton=t3－0.5t1（9）

關斷時間為

toff=t4－t3＋0.5t1（10）

從而我們可以得到變換器的開通和關斷狀態方程。因為每一個開關周期都是非常短暫的，所以我們在一個開關周期內用時間平均法來綜合兩個階段的方程。得到一個有關輸出電壓和開關頻率的非線性狀態方程。

我們得到處于ton時的狀態方程=＋Vs（11）

式中：IL是流過濾波電感的電流(IL=I)；

Vo是輸出電壓。

toff時的狀態方程=＋Vs（12）

用時間平均法，式(11)、（12）可合寫為如下形式=＋Vs（13）

式中：Ts=ton＋toff。

這樣我們到了關于狀態矢量[VoIL]′和開關頻率1/Ts的等效模型。

5參數設置和仿真

利用該模型仿真結果和利用實際電路得到的仿真結果（本文用pspice代替實際電路仿真 ）如圖4(a)、(b)所示。該模型得到的仿真結果和實際電路仿真得到的結果非常符合。仿 真電路中的各參數如表1所示。

表1測試電路各元件值VsLrCrLCR
15V1.6μH0.064μH100μH1μH10Ω
同時，我們假設功率開關管和二極管都是理想狀態，開關管的開關頻率為300kHz，并滿足零電流開關的條件。1（14）

6結語

本文推導得到的零電流開關準諧振變換器的非線性模型可以精確地模擬其暫態行為。通過MATLAB可以以較快的速度得到準諧振變換器的響應。利用該仿真模型，將會更有效地加快可調功率變換器的設計，特別是當控制參數和變換器的元件值變換時。在設計準諧振變換器時，通過選擇合適的電路元件和操作范圍，實現零電流開關。利用MATLAB進行仿真工作，突破了傳統的仿真方法需要大量繁瑣的編程調試工作，使用戶不必對計算機系統本身賦予更多的注意，而將主要的精力集中在課題本身。基于圖形界面的仿真建模方式的仿真軟件——MATLAB適用范圍極廣，值得大力推廣。