移相控制在脉冲电源中应用

于晓慧　赵悦　张国福　贾成阁

摘 要：传统脉冲电源控制方式通常为开环式或单闭环式，输出不稳定且不可控，文章设计了基于移相控制的脉冲电源，主电路为全桥变换电路，并利用滤波电路对输出采样，输出稳定的双脉冲方波，且电压有效值50V-100V可调，最后基于MATLAB/SIMULINK对电路进行仿真验证。

关键词：移相控制；脉冲电源；全桥变换电路；MATLAB仿真

中图分类号：TM46 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）30-0163-02

Abstract： The control mode of traditional pulse power supply is usually open loop or single closed loop， and the output is unstable and uncontrollable. This paper designs a pulse power supply based on phase shift control. The main circuit is a full bridge transformation circuit， and the filter circuit is used to sample the output， stable double-pulse square wave， and the voltage 50V-100V RMS-adjustable. Finally based on MATLAB/SIMULINK， simulation of the circuit was conducted.

Keywords： phase shift control； pulse power supply； full bridge converter circuit； MATLAB simulation

1 概述

近年来，各行各业都在发展新工艺，随之而来的是对新型电源的需求，例如新工艺脉冲电镀对新型脉冲电源的需求，新型脉冲电源效率高于传统直流电源，体积更小。本文主要研究电镀用新型脉冲电源，并将移相控制ZVS-PWM DC/DC应用到电源的设计中，得到输出稳定双脉冲方波的电源。

2 全桥变换电路模型

脉冲电源主电路为全橋变换电路，典型全桥变换电路拓扑结构如图1所示[1]。

Q1-Q4是开关管IGBT，D1-D4为续流二极管，C1-C4是并联电容，Tr为变压器；变压器的副边电压经整流后作为系统的输出V0，电感L2与电容C0及电阻R组成一个滤波电路，对输出进行采样处理[2]。

3 移相控制策略

全桥变换电路使用移相控制策略，用移相角控制输出功率，控制过程如图2所示[1，3]。

移相控制过程采用双闭环调节器，电压采样测得UC0，UC0与给定值U0比较，误差经PI电压控制器调节，得电流控制值，控制值与电流采样iL2比较，输出电流差值信号，经PI电流控制器调节，输出调制电压u，调制电压u经PWM移相控制驱动全桥变换电路开关管开断，进而控制输出电压V0[2，4，5]。

4 仿真与仿真结果

根据全桥变换主电路拓扑结构及移相控制过程，在MATLAB/SIMULINK建立脉冲电源仿真模型，其中主电路仿真模型如图3所示，移相控制器仿真模型如图4所示。

仿真参数：L1=4.5？滋H，L2=1H，C0=64mF，IGBT并联电阻10？赘，并联电容20？滋F，变压器变比Kn=0.428，V0输出串联电阻电容负载，电阻100？赘，电容10mF，r=4？赘，系统时钟周期TP=15？滋S，电压外环采样周期TV=50？滋S，设置移相控制频率f=4kHz时的输出波形，如图5所示。

5 结束语

本文将移相控制应用到脉冲电源中，通过控制全桥变换电路开关管的开断，得到输出稳定双脉冲方波的电源，并根据主电路拓扑结构以及移相控制理论策略，在MATLAB上对电路进制仿真，最终，仿真结果验证电源设计合理。

参考文献：

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