基于MATLAB的对零电流开关准谐振变换器的建模与仿真

t4=Ts－t3(8)

式中：Ts为一个开关周期。

4零电流开关准谐振变换器的电路建模

建模的主要思想是把零电流变换的4个工作阶

段变为2个，即开关开通状态和关断状态。当AK之间的电流是零，我们认为是关断状态；而当AK之间的电流是I，则为开通状态。依照这个观点，一个零电流开关就非常相似于一个理想开关。开关模态2和3明显是开通状态，而开关模态4则处于关断状态。对于开关模态1，流过AK的电流从零上升到I在t1时间内，I是流过零电流开关和反向二极管的电流之和。按平均值处理，也就等同于开通和关断状态各处半个t1。所以我们得到开通时间为

ton=t3－0.5t1（9）

关断时间为

toff=t4－t3＋0.5t1（10）

从而我们可以得到变换器的开通和关断状态方程。因为每一个开关周期都是非常短暂的，所以我们在一个开关周期内用时间平均法来综合两个阶段的方程。得到一个有关输出电压和开关频率的非线性状态方程。

我们得到处于ton时的状态方程=＋Vs（11）

式中：IL是流过滤波电感的电流(IL=I)；

Vo是输出电压。

toff时的状态方程=＋Vs（12）

用时间平均法，式(11)、（12）可合写为如下形式=＋Vs（13）

式中：Ts=ton＋toff。

这样我们到了关于状态矢量[VoIL]′和开关频率1/Ts的等效模型。

5参数设置和仿真

利用该模型仿真结果和利用实际电路得到的仿真结果（本文用pspice代替实际电路仿真 ）如图4(a)、(b)所示。该模型得到的仿真结果和实际电路仿真得到的结果非常符合。仿 真电路中的各参数如表1所示。

表1测试电路各元件值VsLrCrLCR
15V1.6μH0.064μH100μH1μH10Ω
同时，我们假设功率开关管和二极管都是理想状态，开关管的开关频率为300kHz，并满足零电流开关的条件。1（14）

6结语

本文推导得到的零电流开关准谐振变换器的非线性模型可以精确地模拟其暂态行为。通过MATLAB可以以较快的速度得到准谐振变换器的响应。利用该仿真模型，将会更有效地加快可调功率变换器的设计，特别是当控制参数和变换器的元件值变换时。在设计准谐振变换器时，通过选择合适的电路元件和操作范围，实现零电流开关。利用MATLAB进行仿真工作，突破了传统的仿真方法需要大量繁琐的编程调试工作，使用户不必对计算机系统本身赋予更多的注意，而将主要的精力集中在课题本身。基于图形界面的仿真建模方式的仿真软件——MATLAB适用范围极广，值得大力推广。