基于倍流整流技术的不对称半桥变换器的分析与设计

论文摘要

电力电子技术的发展，使得PWM（Pulse Width Modulation）变换器的应用日益广泛，高效率、高性能、小型化已逐步成为各类变换器追求的目标。功率变换器为了满足小型化、模块化、轻量化的发展趋势，软开关技术已成为电力电子技术的热点，不对称半桥变换器正是软开关技术的典型应用之一。本文分析了不对称半桥软开关变换器拓扑结构的零电压开关状态，它利用本身电路的特点，在不增加额外辅助器件的基础上实现零电压开关，提高了变换器的效率，成本增加非常少，具有很高的的市场竞争力。且其具有开关应力小、开关损耗小、工作频率高等特点，在中小功率的直流变换器场合有着广泛应用。在深入分析不对称半桥变换器工作原理的基础上，本文给出了一种基于倍流整流技术的AHB（Asymmetric Half-Bridge）变换器拓扑结构，分析其在一个周期内两开关管实现ZVS的工作状况，并介绍了主要元件参数的设计方法，在不增加额外支路器件的条件下，仅通过控制方法的变化就能在很大的占空比范围内实现主开关管的零电压开通，且在一定程度上可以消除变压器的直流分量，减小变压器的体积和输出电流纹波，降低滤波电感上的电流分量，变换器可以在更大的负载范围内实现零电压开关。在理论分析的基础上，论文对变换器的功率电路，控制电路，驱动电路，保护电路都进行了详细的设计，运用saber软件对所提出的理论进行仿真分析，并制作了原理样机进行了实验论证，仿真和实验结果论证了理论分析的正确性与提出方案的可行性，由实验结论可以得出，在死区时间和负载电流两个条件适当时，不对称半桥变换器可以实现零电压开通，提高变换器效率。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 选题的背景及研究意义
• 1.1.1 选题背景
• 1.1.2 研究意义
• 1.2 国内外研究动态及发展趋势
• 1.2.1 国内外的研究动态及发展趋势
• 1.2.2 现状及存在问题
• 1.3 本文所作的工作
• 2 不对称半桥变换器组成原理及分析
• 2.1 不对称半桥电路结构及原理分析
• 2.2 不对称半桥开关过程分析
• 2.2.1 S2 管实现软开关过程分析
• 2.2.2 S1 管实现软开关过程分析
• 2.3 不对称半桥的稳态分析
• 2.4 实现不对称半桥变换器 ZVS 的两个条件
• 2.4.1 负载电流计算
• 2.4.2 死区时间的设置
• 2.5 本章小结
• 3 倍流整流技术的工作原理
• 3.1 传统整流电路与倍流整流电路的分析
• 3.1.1 传统整流电路功耗分析
• 3.1.2 倍流整流基本拓扑
• 3.1.3 倍流整流结构原理分析
• 3.2 倍流整流式 AHB 电路分析
• 3.2.1 倍流整流式 AHB 电路基本结构
• 3.2.2 倍流整流式 AHB 电路开关过程分析
• 3.2.3 整流电路电流与占空比关系
• 3.3 倍流整流电路的优缺点
• 3.3.1 倍流整流结构的优点
• 3.3.2 倍流整流结构的缺点
• 3.4 本章小结
• 4 不对称半桥变换器的设计与实验波形
• 4.1 不对称半桥总体框图
• 4.2 不对称半桥主电路设计
• 4.2.1 主电路功率变压器的设计
• 4.2.2 功率开关管 S1 和 S2 的设计
• 4.2.3 隔直电容的设计
• 4.2.4 倍流整流电路的设计
• 4.2.5 输入整流滤波电路的设计
• 4.3 不对称半桥控制及驱动电路设计
• 4.3.1 控制电路的设计
• 4.3.2 驱动电路的设计
• 4.3.3 反馈电路的设计
• 4.4 实验结果与分析
• 4.4.1 实验结果
• 4.4.2 实验结论
• 4.5 本章小结
• 5 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录Ⅰ 电源样机电路原理图