反激變換器電流連續(xù)和斷續(xù)的比較研究

王洋賽，劉松濤，肖海龍，陶勇，榮 軍,2

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反激變換器電流連續(xù)和斷續(xù)的比較研究

王洋賽1，劉松濤1，肖海龍1，陶勇1，榮 軍1,2

（1.湖南理工學(xué)院信息與通信工程學(xué)院，湖南 岳陽 414006；2. 復(fù)雜工業(yè)物流系統(tǒng)智能控制與優(yōu)化湖南省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖南 岳陽 414006）

根據(jù)單端反激變換器的電路和工作波形，推導(dǎo)了其在輸出電流連續(xù)和不連續(xù)情況的工作原理，并且給出了在MATLAB/Simulink中的正激變換器的仿真模型和仿真結(jié)果。通過對仿真結(jié)果的分析得出以下結(jié)論：其優(yōu)點(diǎn)是電路所用元器件少，電路簡潔。其缺點(diǎn)如下：輸出功率較小，穩(wěn)定性較差，以及開關(guān)應(yīng)力大，電路能量損耗較大。

反激變換器 電流連續(xù) 電流斷續(xù) 建模與仿真

0 引言

目前只要涉及與電相關(guān)的行業(yè)，都少不了開關(guān)電源，說明開關(guān)電源與工業(yè)和農(nóng)業(yè)息息相關(guān)。開關(guān)電源可分為非隔離與隔離兩種形式，前者包括Buck、Boost 、Buck-boost、Zeta等電路，統(tǒng)稱直流斬波電路；后者按照結(jié)構(gòu)形式不同可分為正激式和反激式兩大類。一般在小功率場合可選用反激式，稍微大一些可采用單管正激電路，反激式變換器由于結(jié)構(gòu)簡單，可以節(jié)省一個(gè)重量和體積與變壓器一樣的電感，因此在小功率電源場合中得到了很廣的應(yīng)用[1]。本文對單端反激變換電路進(jìn)行了研究，首先對單端反激變換器在輸出電流連續(xù)和不連續(xù)時(shí)的工作原理進(jìn)行了詳細(xì)分析，然后借助Simulink仿真軟件對理論分析進(jìn)行了建模和仿真研究，最后通過對仿真結(jié)果的分析，驗(yàn)證了理論分析的正確性，為其實(shí)際應(yīng)用提供理論指導(dǎo)作用。

1 單端反激變換器的工作原理介紹

圖1 單端反激電路原理圖

(a) 電流連續(xù)時(shí)工作波形

(b) 電流不連續(xù)時(shí)工作波形

圖2 單端反激變換器電流連續(xù)和不連續(xù)時(shí)波形圖

有：

在1到2期間，磁通隨著二次電流2線性減小，其減小量為：

由于穩(wěn)態(tài)時(shí)，變壓器鐵心的磁通在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)總的變化量為零，因此可以得到

2 反激變換器在MATLAB/Simulink的建模與仿真

2.1反激變換器在MATLAB/Simulink中仿真模型

單端反激變換器電路在MATLAB/Simulink的仿真模型如圖3所示[3-5]，其仿真模型參數(shù)設(shè)置分別如表1和表2所示，其中表1中的參數(shù)設(shè)置表示輸出電流連續(xù)，表2中參數(shù)設(shè)置表示輸出電流不連續(xù)。

圖3 反激變換器的仿真模型

2.2仿真結(jié)果及其分析

根據(jù)圖3所示的仿真模型給出正激變換器輸出電流連續(xù)和不連續(xù)的情況下的仿真結(jié)果分別如圖4和圖5所示。其中圖4(a) 和(b)分別為輸出電流連續(xù)時(shí)的輸出電壓、輸入電流以及輸出電流仿真波形。從圖4中的仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)占空比為0.8時(shí)，輸出電流是連續(xù)的，輸入對輸出的影響較小，但是輸出電壓不穩(wěn)定，開關(guān)應(yīng)力大，輸出功率較小，不能在大功率場合使用。

（a）輸出電壓

(b) 輸入電流和輸出電流

圖5(a) 和(b)分別為輸出電流不連續(xù)時(shí)的輸出電壓、輸入電流以及輸出電流仿真波形。從圖5中的仿真結(jié)果可以看出，當(dāng)占空比為0.4時(shí)，輸出電流是不連續(xù)的，輸出電壓不穩(wěn)定。

3 結(jié)束語

本文的研究可以得出單端反激變換器是隔離式變換器的最簡單的一種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。另外通過仿真結(jié)果分析可以知道，單端反激變換器的優(yōu)點(diǎn)是電路所用元器件少，電路簡潔。其缺點(diǎn)如下：輸出功率較小，不能在大功率場合使用；輸出電壓不穩(wěn)定，穩(wěn)定性較差；開關(guān)應(yīng)力大，電路能量損耗較大。

（a）輸出電壓

(b) 輸入電流和輸出電流

圖5電流不連續(xù)時(shí)的仿真波形

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Comparative Study of Continuous and Discontinuous Current of Flyback Converter

Wang Yangsai1, Liu Songtao1, Xiao Hailong1, Tao Yong1, Rong Jun1,2

（1.Department of Information and Communication Engineering, Hunan Institute of Science and Technology, Yueyang 414006, Hunan, China; 2.Key Laboratory of Hunan Province on Intelligent Control and Optimization of Complex Industrial Logistics System, Yueyang 414006, Hunan, China)

TM46

A

1003-4862（2018）01-0033-03

2017-10-15

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)資助（2016TP1021），2016年岳陽市科技計(jì)劃項(xiàng)目和2017年岳陽市社會科學(xué)課題（2017y26）

王洋賽（1997-），男，本科在讀。研究方向：信息與通信工程。