移相控制ZVZCS全桥变换器的研制

论文摘要

移相控制零电压零电流开关（Zero-Voltage and Zero-Current-Switching,ZVZCS）变换器实现了开关管的零电流开关,消除了续流时的原边环流,降低了导通损耗,提高了变换器的效率和功率密度,适用于中大功率场合。论文简述了移相控制ZVZCS全桥变换器的研究现状,介绍了利用辅助电路实现软开关的几种方法。在此基础上,详细研究了两种副边加箝位电路的移相控制ZVZCS全桥变换器。论文分别分析了两种电路的工作原理,给出了各个开关模态的参数状态方程,将电路工作的两种不同模式进行了比较;通过损耗分析,研究了箝位电容和电路损耗的关系,优化设计了箝位电路;分析了软开关实现的条件,给出了有效占空比的计算方法,并建立了ZVZCS全桥变换器的小信号模型,完成了补偿网络的设计。论文采用上述两种方案,研制了270V输入,360V、7kW输出的DC-DC变换器样机,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景
• 1.2 全桥变换器
• 1.2.1 移相控制ZVS PWM 全桥变换器
• 1.2.2 移相控制ZVZCS PWM 全桥变换器
• 1.3 本文的主要内容
• 第二章 加箝位电路的移相控制ZVZCS PWM 全桥变换器
• 2.1 引言
• 2.2 工作原理
• 2.2.1 模式A 分析
• 2.2.2 模式B 分析
• 2.2.3 小结
• 2.3 变换器的特点
• 2.3.1 软开关的条件
• 2.3.2 临界电容
• 2.3.3 关键参数的影响
• 2.3.4 有效占空比
• 2.4 损耗分析
• 2.4.1 原边主开关管损耗
• 2.4.2 副边整流二极管的损耗
• 2.4.3 磁性元件的损耗
• 2.4.4 箝位电路损耗
• 2.5 小信号模型建立与分析
• 2.5.1 ZVZCS 全桥变换器的小信号模型的建立
• 2.5.2 传递函数
• 2.6 两种拓扑的比较
• 2.6.1 工作原理的异同
• 2.6.2 实现软开关条件的差异
• 2.7 本章小结
• 第三章 7kW PS ZVZCS PWM FB DC/DC 变换器的设计
• 3.1 主电路构成
• 3.1.1 全桥逆变电路
• 3.1.2 高频变压器和隔直电容
• 3.1.3 副边箝位电路
• 3.2 主电路参数设计
• 3.2.1 高频变压器的设计
• 3.2.2 输出滤波电感的设计
• 3.2.3 滤波电容的设计
• 3.2.4 主功率管的选择
• 3.2.5 输出整流二极管的选择
• 3.3 箝位电路的设计
• 3.3.1 电路1 箝位电路的设计
• 3.3.2 电路2 箝位电路的设计
• 3.4 控制驱动与保护电路
• 3.4.1 控制电路
• 3.4.2 驱动电路
• 3.4.3 保护电路
• 3.5 辅助电源设计
• 3.6 本章小结
• 第四章 仿真与实验结果
• 4.1 主要性能指标和参数
• 4.2 电路1 的仿真和实验结果
• 4.2.1 仿真波形
• 4.2.2 实验结果
• 4.3 电路2 的仿真和实验结果
• 4.3.1 仿真波形
• 4.3.2 实验结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 本文的主要工作
• 5.2 下一步要完成的工作
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间发表的学术论文
• 攻读硕士学位期间获得的荣誉