论文摘要
本文对一种新型的ZCS-PWM开关单元进行了深入研究。与传统的ZCS-PWM开关单元电路相比,该新型ZCS-PWM开关单元不仅能在规定的电压范围和整个负载范围内实现所有开关管的零电流开关和所有二极管的零电压开关,而且主开关管的电流应力较低。本文详细分析了基于该新型ZCS-PWM开关单元的Buck变换器的工作原理和特性,给出了设计和控制方法,仿真和实验研究表明该新型ZCS-PWM开关单元具有优良的性能。基于对上述新型ZCS-PWM开关单元的研究,提出了一种改进型的ZCS-PWM开关单元。与原ZCS-PWM开关单元相比,改进型的ZCS-PWM开关单元减少了一个谐振电感和一个串联二极管,增加了一个箝位二极管。改进型的ZCS-PWM开关单元不仅有效地解决了原ZCS-PWM开关单元所存在的辅助开关管电流峰值较大且承受反压以及开关管的电压尖峰较大等缺陷,而且保留了原ZCS-PWM开关单元的所有优点。本文详细分析了基于改进型的ZCS-PWM开关单元的Buck变换器的工作原理,仿真和实验研究表明该ZCS-PWM开关单元具有更优良的性能。最后得到了一族基于该ZCS-PWM开关单元的非隔离变换器。最后本文提出了一种新颖的Boost型单相PFC变换器。它不仅能有效地实现网侧功率因数校正,而且由于它采用了改进型ZCS-PWM开关单元,从而能在整个工频周期和整个负载范围内实现所有开关管的零电流开关以及所有二极管的零电压开关,通过箝位二极管消除了由二极管反向恢复引起的所有开关管的电压尖峰,并且主开关管和辅助开关管的电流应力很小。文中详细分析了该变换器的工作原理和系统特性,给出了设计方法和控制电路,最后通过一台功率为1kW,开关频率为50kHz的原理样机进行了仿真和实验验证。
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摘要ABSTRACT第一章 绪论1.1 课题研究背景1.2 ZCS-PWM 方案的比较1.2.1 研究方向1：将谐振电感移至辅助支路中1.2.2 研究方向2：减小主开关管的电流应力1.3 本文的主要内容第二章 基于新型ZCS-PWM 开关单元的Buck 变换器的研究2.1 概述2.2 新型ZCS-PWM Buck 变换器的工作原理2.2.1 主电路结构2.2.2 工作模态分析2.2.3 实现ZCS 的条件2.2.4 最大占空比2.3 滤波电感电流连续时新型ZCS-PWM Buck 变换器稳态特性分析2.3.1 CCM 模式下ZCS-PWM Buck 变换器的状态平面轨迹2.3.2 新型ZCS-PWM Buck 变换器的平均模型2.3.3 稳态分析2.4 参数设计2.4.1 主电路的设计2.4.2 控制电路设计2.5 仿真与实验结果2.5.1 变换器的仿真研究2.5.2 变换器的实验研究2.6 本章小结第三章 改进型 ZCS-PWM 开关单元研究3.1 概述3.2 改进型ZCS-PWM 开关单元3.3 改进型ZCS-PWM Buck 变换器的工作原理3.3.1 电路结构3.3.2 工作模态分析3.3.3 实现 ZCS 的条件3.3.4 最大占空比3.3.5 箝位二极管的损耗分析3.4 CCM 模式下改进型ZCS-PWM Buck 变换器的特性分析3.4.1 改进型ZCS-PWM Buck 变换器的平均模型3.4.2 稳态分析3.4.3 小信号分析3.5 主要参数的确定3.5.1 谐振元件参数的确定3.5.2 谐振电感的设计3.6 仿真与实验结果3.6.1 变换器的仿真研究3.6.2 变换器的实验研究3.7 一族基于改进型ZCS-PWM开关单元的非隔离型变换器3.8 本章小结第四章 基于改进型 ZCS-PWM 开关单元的 Boost 型 PFC 变换器的研究4.1 引言4.2 基于改进型ZCS-PWM 开关单元的 Boost 型 PFC 变换器的工作原理4.2.1 主电路拓扑4.2.2 原理分析4.2.3 实现软开关的条件4.3 特性分析4.3.1 平均模型4.3.2 稳态分析4.3.3 小信号分析4.4 主电路设计4.4.1 输入电感设计4.4.2 输出电容参数的确定4.5 控制电路设计4.5.1 乘法器电路计算4.5.2 闭环设计4.6 仿真和实验结果4.6.1 仿真研究4.6.2 实验研究4.7 本章小结第五章 全文总结及进一步的工作5.1 全文总结5.1.1 本文内容总结5.1.2 后期工作展望参考文献致谢攻读硕士学位期间发表的主要论文
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