单端正激变换器的本安特性研究

论文摘要

应用于煤矿井下的供电设备必须满足本安防爆的要求。单端正激变换器具有外围电路简单,效率高、抗过载能力强、输入与输出隔离等优点,非常适于煤矿井下的危险性环境。因此,对单端正激变换器的非爆炸本安特性研究具有重要的理论意义和实际使用价值。首先,在研究单端正激变换器的工作原理及能量传输模式的基础上,推导出单端正激变换器输出纹波电压和峰值电感电流的计算公式,获得了电流断续和连续两种工作模式下的输出纹波电压和峰值电感电流与负载电阻、输入电压、电感之间的变化规律;其次,在分析单端正激变换器电感分断和输出短路放电特性的基础上,推导出整个动态范围内的最大输出短路释放能量计算公式,得出了本质安全特性的判断方法;再次,提出输出本质安全型单端正激变换器主电路和控制电路的设计方案,并进行了具体设计。最后,利用Matlab和Saber软件对上述研究成果进行了仿真,论证了理论分析的正确性和设计方法的可行性。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 本质安全型单端正激变换器的研究现状及发展趋势
• 1.2.1 正激变换器的研究现状
• 1.2.2 本质安全型开关电源的研究现状
• 1.2.3 本质安全型正激变换器的发展趋势
• 1.3 本论文的主要研究内容
• 2 本质安全型单端正激变换器静态特性研究
• 2.1 单端正激变换器工作原理
• 2.2 单端正激变换器的能量传输模式
• 2.2.1 DCM 模式下能量传输过程
• 2.2.2 CCM 模式下能量传输过程
• 2.3 单端正激变换器的临界电感和临界电阻
• 2.4 工作模式与输出纹波电压和峰值电感电流
• 2.4.1 工作模式与输出纹波电压
• 2.4.2 工作模式与峰值电感电流
• 2.4.3 工作模式与输出纹波电压和峰值电感电流仿真研究
• 2.5 最大输出纹波电压和峰值电感电流
• 2.6 本章小结
• 3 单端正激变换器的放电特性与本安判断
• 3.1 单端正激变换器的放电特性分析
• 3.1.1 电路的放电形式
• 3.1.2 单端正激变换器的输出短路放电特性
• 3.1.3 单端正激变换器电感分断放电特性
• 3.2 本质安全判断方法
• 3.3 单端正激变换器输出本安特性分析与判断
• 3.3.1 单端正激变换器的输出短路释放能量
• 3.3.2 正激变换器输出本质安全性能判断
• 3.4 单端正激变换器的内部本安特性分析与判断
• 3.5 本章小结
• 4 本质安全型单端正激变换器的设计与仿真实验验证
• 4.1 系统组成和电路拓扑结构
• 4.2 满足输出本质安全要求的参数设计
• 4.2.1 满足电气指标和输出本安特性的电感设计
• 4.2.2 满足电气指标和输出本质安全特性的电容设计
• 4.2.3 满足电气指标和输出本安特性的开关频率选取
• 4.2.4 高频变压器设计
• 4.2.5 功率器件的选取
• 4.3 实例与仿真验证
• 4.3.1 输出本质安全型单端正激变换器的设计
• 4.3.2 控制电路设计
• 4.3.3 过压、过流保护电路
• 4.3.4 输出本质安全型正激变换器仿真验证
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 A Ⅰ类电容电路临界点燃曲线
• 附录 B Ⅰ类电感电路临界点燃曲线
• 作者简历
• 学位论文数据集