双向反激变换器的研究

论文摘要

本文研究应用于小功率场合的双向反激变换器,分析了双向反激的工作原理和电路特点,归纳其漏感能量的箝位吸收方式和软开关实现方式,并将其应用于小容量动力铅酸蓄电池的正负脉冲充电技术,设计了两台无损式正负脉冲充电器样机,提出了一种单闭环控制的有源箝位双向反激变换器。第一章介绍了双向DC-DC变换器的基本原理和主要应用,回顾了双向DC-DC变换器的发展概况,包括电路拓扑,软开关技术和控制方式三个部分。第二章是对双向反激变换器的整体研究,包括对工作原理和电路特点的分析。针对双向反激变换器的特点,分析并归纳了漏感能量箝位吸收方式和软开关实现方式。对工作在电感电流连续模式的双向反激变换器进行小信号建模,给出其常规的控制方式。第三章研究RCD吸收和准谐振软开关相结合的双向反激变换器在正负脉冲充电技术中的应用。首先介绍了正负脉冲充电技术的原理,给出了充电对象和充电指标,然后根据充电指标设计了一个的无损式正负脉冲充电器,最后给出了实验结果。第四章研究有源箝位双向反激变换器在正负脉冲充电技术中的应用。首先分析了有源箝位双向反激变换器的工作原理,通过开关网络平均模型法建模和仿真发现,电路工作在不同方向时其控制到输出的传递函数在低频时相当于一个单极点控制对象,可以通过同一闭环补偿网络实现闭环控制。文中设计了补偿环的参数,制作了一台实验样机。最后给出了仿真工作波形和实验样机测试结果。第五章是本文的结论,在无损式正负脉冲充电这一应用中,有源箝位双向反激变换器能通过单补偿网络实现不同工作方向的闭环控制,简化了电路,提高了效率,是双向反激变换器在无损式正负脉冲充电技术中的首选拓扑。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 双向DC-DC变换器的基本原理和应用
• 1.1.1 双向DC-DC变换器的基本原理
• 1.1.2 双向DC-DC变换器的应用
• 1.2 双向DC-DC变换器研究现状
• 1.2.1 双向DC-DC变换器拓扑概述
• 1.2.2 双向DC-DC变换器的软开关实现方式
• 1.2.3 双向DC-DC变换器的控制
• 1.3 本论文的研究意义和主要工作
• 第2章 双向反激变换器的分析
• 2.1 双向反激变换器的基本原理
• 2.2 双向反激变换器漏感箝位吸收方式
• 2.3 双向反激变换器软开关方式
• 2.3.1 有源箝位双向反激变换器
• 2.3.2 有源缓冲双向反激变换器
• 2.3.3 准谐振双向反激变换器
• 2.3.4 准方波控制式双向反激变换器
• 2.4 双向反激变换器的传统控制方式
• 第3章 RCD吸收与准谐振软开关相结合的双向反激变换器在正负脉冲充电技术中的应用
• 3.1 小容量动力铅酸蓄电池的正负脉冲充电技术
• 3.2 RCD吸收与准谐振软开关相结合的充电电路设计
• 3.2.1 主电路设计
• 3.2.2 控制电路设计
• 3.3 实验结果
• 第4章 有源箝位双向反激变换器在正负脉冲充电技术中的应用
• 4.1 正向工作
• 4.1.1 工作模态分析
• 4.1.2 软开关工作实现条件
• 4.1.3 开关网络平均模型法建模
• 4.1.4 直流分量关系
• 4.2 反向工作
• 4.3 主电路参数设计
• 4.4 LTSPICE交流小信号仿真结果
• 4.4.1 正向工作交流小信号模型仿真
• 4.4.2 反向工作交流小信号模型仿真
• 4.5 单补偿环设计
• 4.6 LTSPICE工作波形仿真
• 4.7 实验结果
• 第5章 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢