【摘要】电力电子系统的计算机仿真已经成为其产品设计研发过程中一个很重要的环节，MATLAB和SABER是目前使用最多的电力电子仿真软件。与MATLAB相比SABER由其较为突出的优点软件相比其仿真速度快、收敛性好、仿真结果的准确性高。本文使用电力电子仿真软件SABER对移相全桥DC/DC变换器与零电压转换器进行了分析和验证。
【关键词】saber仿真；移相全桥DC/DC变换器
一、引言
SABER作为混合仿真系统，可以兼容模拟，数字，控制量的混合仿真，便于在不同层面上分析和解决问题，其他仿真软件不具备这样的功能。Saber软件主要用于外围电路的仿真模拟，包括SaberSketch、SaberDesigner两部分。SaberSketch用于绘制电路图，而Saber-Designer用于对电路仿真模拟，模拟结果可在SaberScope和DesignProbe中查看[5][6]。由于移相全桥DC/DC变换器具有鲜明的特点，最近在大功率多电飞机电源系统中备受关注。所谓的多电飞机是指提高使用电力同时将液压和气动的使用降到最低。这种改变使多电飞机比传统的飞机有明显的优势。由于多电飞机对电力的要求增加，它就需要一个更适合的配电和转换系统，因此电力电子在其中的分量不断增加[1][2]。移相全桥DC/DC变换器可以为飞机提供电源，这种类型的转换器拓扑允许所有的开关设备在零电压开关下进行操作，并且大大减小了开关损耗。此外它能高频率的操作开关来提高功率密度，从而降低了转换器的尺寸[3][4]。
二、移相全桥移DC/DC变换器
相全桥DC/DC变换器是一种典型的零电压开关转换器，其基于全桥隔离变压器模块的转换器。基本为：全桥开关网络、高频变压器、整流和LC滤波器。互感LS也显示在图表中。这个电感通常包括变压器漏感和附加分离原件的电感，并且和变压器是串联的。C1-C4是瞬间关断电容，可以和LS一起实现零电压开关转换。Ci是输入滤波电容。
一个循环的理想输出电压可以通过平均滤波输出电压Vdd简化计算得到。忽略互感Ls上的电压波动，可以得到输出电压为：
（2.1）
其中：
（2.2）
输出电压化简为：
（2.3）
输出电压可写成：
（2.4）
（2.5）
对于所需的输出电压，占空比可通过以下计算：
（2.6）
三、理想开关电路模型仿真
理想化的开关模型参数设置如下：
输入直流电压：Vin=270v；
换流电感：Ls=580μH；
开关频率：fs=20kHZ；
输出滤波电感：Lf=94μH；
输出滤波电容：Cf=558μF；
输入滤波电容：Ci=0.4μF。
二极管的电压下降被设置为零，因此，它们是理想的。该变压器是一种理想的DC/DC变压器没有任何损失，它的匝数比Ns/Np为0.2。开关的导通电阻Ron被设为0.001Ω因为此电阻被设为0时saber软件将无法仿真，由于它的值很小我们可以忽略它的开关损耗。要取得28V的输出电压和所需的输出功率，其等效电阻设置如表3.1所示。由方程可以计算出每一种情况下的占空比。
给定开关电路占空比，变换器波形如图3.1所示。
图3.1（a）为全桥开关网络输出电压VAB、一级侧电流Ip和整流输出电压Vdd的波形。很明显看可以看出当一次侧电流逆转时二次侧占空比损失。这可能是由于换流时变换器振荡造成的。从3.2（b）可以看出当负载由100%变到10%时也发生了同样的现象，于是比较这两种负载下的波形图由方程2.2可以推测二次侧占空比损失随着负载电流减小而减小。
四、总结
本文是对飞机直流电源的DC/DC转换器的模型中开关电路的仿真，根据各种有关多电飞机的文献选择了选择移相全桥零电压开关的DC/DC变换器。DC/DC变换器的一个重要特点就是二次侧占空比丢失，这是由于换向电感引起输出电压下降。
参考文献
[1]R.Ericson，and D.Maksimovic，Fundamentals of Power Electronic.Norwell，MA：Kluwer，2001.
[2]V.Vlatkovic，J.A.Sabate，R.B.Ridley，F.C.Lee and B.H.Cho，“Design considerations for high-voltage high-power full-bridge zero-voltage-switched PWM converter，”Applied Power Electronics Conference and Exposition，1990.Fifth Annual，pp.275-284，11-16 March 1990.
[3]A.Emadi，and M.Ehsani，“Aircraft Power Systems： Technology，State of the Art，and Future Trends，”IEEE AES Systems Mag.，vol.15，no.1，pp.28-32.，Jan.2000.
[4]J.A.Rosero，J.A.Ortega，E.Aldabas，and L.A.R.L. Romeral，“Moving towardsa more electric aircraft，”Aerospace and Electronic Systems Magazine，IEEE，vol.22，pp.3-9，2007.
[5]闫群民，马永翔，朱娟娟.基于Saber的飞机动力系统仿真[J].计算机工程与设计，2012（1）：312-316.
[6]刘长清，王维俊.基于Saber的ZVS PWM Boost变换器的分析与仿真[J].微型机与应用，2011（5）：88-91.
作者简介：李方圆，女，山东郓城人，控制理论与控制工程专业在读硕士研究生，研究方向：电力电子及电力传动。
