ZETA电路

ZETA电路谢俊虎学号：S092233摘要：本文介绍了Zeta电路的基本结构、工作原理。举例说明了此电路在PFC领域的应用。最后用MATLAB进行了仿真，验证了输入输出之间的关系。关键词：Zeta电路；PFC；MATLABAbstract：Thispaperintroducesthebasicstructure,principleofZetacircuit.ThereisanexampleforapplicationofZetacircuitintheareasofPFC.Finally,thesimulationbyMATLABverifiestherelationshipbetweeninputandoutput.KeyWords:Zetacircuit；PFC；MATLAB1.基本结构Zeta电路有两个电感L1和L2、一个能量存储和传输电容C1和一个电容C2组成，输出电压极性和输入电压相同。它的特点是左半部分类似于Buck、Boost变换器，右半部分类似于Buck变换器，中间由电容C1耦合。如图:2.工作原理Zeta斩波电路也称双Sepic斩波电路，其基本工作原理是：在V处于通态期间，电源E经开关V向电感L1贮能。同时，E和C1共同向负载R供电，并向C2充电。待V关断后，L1经VD向C1冲电，其贮存的能量转移至C1。同时，C2向负载供电，L2的电流则经VD续流。Zeta斩波电路的输入输出关系为：EUo1Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。3.应用举例（1）PFC：随着电器设备日益广泛的应用,利用普通整流桥从电网获取能量使得电网遭受越来越严重的谐波污染。解决这个问题最好的方法就是功率因子校正(PFC)。所有基本变换器工作在连续导电模式(CCM)或不连续导电模式(DCM)时都可用于PFC。当变换器工作在DCM时,输入电流自动跟随输入电压,这种PFC方案控制简单、成本低廉。与Boost变换器和Buck变换器相比,利用Zeta变换器工作在DCM进行PFC有明显的优点。由于输入功率因子不受占空比的影响,单就功率因子而言,Zeta变换器构成的PFC电路也要优于Cuk变换器和其它变换器。应用这种技术的一个关键就是要保证变换器在半个工频周期始终工作在DCM。工作在正常(非PFC应用)情况下的DC/DC变换器的边界条件是很容易确定的。然而,当一个DC/DC变换器用于PFC时,其边界条件与普通情况下DC/DC变换器的边界条件不仅不同,而且更加复杂。4.仿真和结果分析4.1当Uin=100V；D=20%；L1=13.6mH；L2=30mH；C1=447nF；C2=447uF；R=300ohms；T=1e-4s0204060t/sUo(V)输出电压波形00.050.10.150.20.250.30.350.40.450.599100101t/sUin(V)输入电压波形t/sIL2(A)电感L2的电流波形t/sIL1(A)电感L1的电流波形t/sIDo(A)二极管Do的电流波形t/sUL2(V)电感L2两端电压波形t/sUL1(V)电感L1两端电压波形当R=20ohms时：t/sUo(V)输出电压Uo的电压波形t/sUin(V)输入电压Uin的电压波形t/sIL2(A)电感L2电流波形t/sIL1(A)电感L1电流波形t/sIDo(A)二极管Do电流波形t/sIL2(A)电感L2电流波形t/sIL1(A)电感L1电流波形t/sIDo(A)二极管Do电流波形当R=40ohms时：t/sUo(V)输出电压Uo的电压波形t/sUin(V)输入电压Uin的电压波形t/sIL2(A)电感L2电流波形t/sIL1(A)电感L1电流波形t/sIDo(A)二极管Do电流波形t/sIL2(A)电感L2电流波形t/sIL1(A)电感L1电流波形t/sIDo(A)二极管Do电流波形4.2当Uin=100V；D=80%；L1=13.6mH；L2=30mH；C1=447nF；C2=447uF；R=72.5ohms；T=1e-4st/sUo(V)输出电压Uo的电压波形t/sUin(V)输入电压Uin的电压波形t/sIL2(A)电感L2的电流波形t/sIL1(A)电感L1的电流波形t/sIDo(A)二极管Do的电流波形t/sUL2(V)电感L2两端电压波形t/sUL1(V)电感L1两端电压波形4.3、Uin=100V；D=20%；L1=200mH；L2=200mH；C1=447nF；C2=447uF；R=300ohms；T=1e-4st/sUo(V)输出电压Uo波形t/sUin(V)输入电压Uin波形t/sIL2(A)电感L2的电流波形t/sIL1(A)电感L1的电流波形t/sIDo(A)二极管Do的电流波形