单周控制谐振开关电容变换器的研究

论文摘要

在集成化程度越来越高的领域中,电源微型化的发展已经引起一个新的潮流。功率密度高、易于集成化的开关电容变换器电源成为便携式消费类电子的理想供电电源。谐振开关电容变换器利用小电感实现了零电流开关,解决了EMI问题,整体输出功率相比开关电容变换器有了较大的提高;谐振开关电容变换器PWM控制策略使输出电压不再严格受制于固定电压比,输出性能得到提升。本文根据单周控制适合于直接控制谐振开关网络电荷量的特点,将单周控制应用于谐振开关电容变换器,改善谐振开关电容变换器的动态响应和提高电源抗干扰能力,取得较好效果。论文主要做了以下几方面的研究工作:1.对谐振开关电容变换器的基本结构和工作原理进行了分析,推导了变换器稳态方程和控制方程,理论分析表明,单周控制谐振开关电容变换器的输出和谐振开关网络电荷量成线性关系。2.对谐振开关电容变换器、PWM控制的谐振开关电容变换器、单周控制谐振开关电容变换器进行仿真比较,仿真结果表明单周控制谐振开关电容变换器具备较好的输出性能,抗电源干扰能力较强。3.根据理论分析和仿真结果对PWM方式控制的谐振开关电容变换器和单周控制谐振开关电容变换器进行了实验对比,实验结果进一步证明了以上结论。4.通过仿真分析了谐振开关电容变换器在实际运行过程中更容易出现的潜电路的运行状态;首次发现并分析了可调输出的谐振开关电容变换器潜电路状态;同时提出了此类变换器中解决潜电路问题的一种办法,并进行了仿真验证,仿真的结果证明了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 谐振开关电容变换器
• 1.2.2 PWM 控制谐振开关电容变换器
• 1.2.3 单周控制理论
• 1.2.4 谐振开关电容变换器潜电路现象
• 1.3 本文研究的目的和研究内容
• 2 单周控制谐振开关电容变换器
• 2.1 引言
• 2.2 变换器拓扑结构与工作原理
• 2.2.1 主电路结构
• 2.2.2 主电路原理
• 2.3 变换器原理分析
• 2.4 稳态分析计算
• 2.5 小结
• 3 仿真分析
• 3.1 引言
• 3.2 单周控制谐振开关电容变换器
• 3.3 与其他变换器仿真比较分析
• 3.4 小结
• 4 潜电路效应分析
• 4.1 引言
• 4.2 谐振开关电容变换器潜电路分析
• 4.3 输出可控的谐振开关电容变换器正常运行情况
• 4.4 潜电路效应影响分析
• 4.5 消除潜电路影响的可能措施
• 4.6 小结
• 5 实验分析
• 5.1 引言
• 5.2 主电路设计
• 5.3 控制设计
• 5.4 实验分析
• 5.5 小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录