航空静止变流器DC/DC级的研制

论文摘要

本文以中功率航空静止变流器直流环节对主要研究对象,分析了常用的DC/DC变换器拓扑结构,优选电路结构简单、容易控制且较适合于中小容量的半桥电路作为直直变换拓扑。在分析了变压器副边加无源无损缓冲吸收电路的脉宽调制对称半桥变换器工作原理及电路特性后,研制了270V直流输入,360V直流输出,输出功率为550W的样机一台,副边整流管两端电压尖峰得到有效抑制。随着高性能、高效率、轻量化和小型化越来越成为直直变换器所追求的目标,本文引入通过固定死区的互补调频控制LLC型串并联谐振变换器,充分地利用电路本身的特点,由串联谐振电感、谐振电容和变压器的激磁电感发生谐振,实现了原边开关管的零电压开关和整流管的零电流开关。详尽分析了LLC型串并联谐振变换器在不同频率范围内的工作过程,并以其直流电压增益特性、谐振网络的归一化输入阻抗和零电压开关的条件为变换器主要特性进行了探讨,给出了参数设计方法和参数间及对变换器的影响,在上述理论基础上以同样的指标设计并研制了LLC谐振变换器样机一台,并给出实验结果和分析,验证了理论分析和工程设计的正确性。最后借助数学工具Mathcad对两种变换器主要器件的损耗进行了分析计算,包括MOS管、整流管、磁性元件等,给出了损耗分布和效率曲线图,为进一步优化设计具有一定的指导意义。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 静止变流器中直流变换器
• 1.2.1 常用的DC/DC 变换器拓扑
• 1.2.2 软开关技术的实现
• 1.3 本文研究的主要目的和内容
• 第二章 PWM 控制对称半桥DC/DC 变换器
• 2.1 工作原理分析
• 2.2 PWM 对称半桥变换器设计
• 2.2.1 主电路设计
• 2.2.2 控制电路设计
• 2.3 实验结果与分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 LLC 串并联谐振变换器分析
• 3.1 谐振变换器
• 3.1.1 串联谐振变换器
• 3.1.2 并联谐振变换器
• 3.1.3 LCC 型串并联谐振变换器
• 3.1.4 LLC 型串并联谐振变换器
• 3.2 LLC 谐振变换器工作过程分析
• s>f_r 时的工作过程'>3.2.1 f_s>f_r时的工作过程
• msr 时的工作过程'>3.2.2 f_msr时的工作过程
• s=f_r 时的工作过程'>3.2.3 f_s=f_r时的工作过程
• 3.3 LLC 串并联谐振变换器特性分析
• 3.3.1 LLC 的直流电压增益
• 3.3.2 谐振网络的输入阻抗
• 3.3.3 零电压开关的条件
• 3.4 谐振参数设计
• 3.4.1 谐振参数值计算
• 3.4.2 谐振参数对变换器的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 LLC 谐振半桥变换器设计与应用
• 4.1 主电路的设计
• 4.1.1 高频变压器的设计
• 4.1.2 谐振电感的设计
• 4.1.3 输出滤波电容的选取
• 4.1.4 主功率管的选取
• 4.1.5 整流二极管的选取
• 4.2 控制及驱动电路的设计
• 4.2.1 控制电路
• 4.2.2 驱动电路
• 4.3 实验结果与分析
• 4.3.1 实验波形
• 4.3.2 实验数据
• 4.4 两种半桥变换器的损耗分析
• 4.4.1 PWM 对称半桥变换器损耗分析
• 4.4.2 LLC 谐振变换器损耗分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文主要完成的工作
• 5.2 下一步工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的论文及参与完成的项目