串并联组合式双管正激变换器研究

论文摘要

输入串联组合式变换器能够降低开关管的电压应力,适合高输入电压、大功率的直流变换场合。输出大电流时,可以使用输入串联输出并联（Input-Series and Output-Parallel, ISOP）组合方式来降低开关管的电流应力;输出高压时,使用输入串联输出串联（Input-Series and Output-Series, ISOS）组合方式降低开关管的电压应力。为了保证变换器稳定工作,必须确保ISOP组合式变换器输入均压和输出均流;确保ISOS组合式变换器输入和输出均压。本文揭示了ISOP组合式双管正激变换器采用电压控制模式时输入端自动均压的机理,分析了电流控制模式时输入端不均压的现象及其起因。在此基础上提出了新的控制策略。仅用一个交错PWM控制芯片和一个电压调节器,就可以同时实现对该组合式变换器的交错PWM、输出稳压和输入均压的综合控制,无需额外的同步电路和均压控制器,并将该均压控制方案推广到n个模块组成ISOP组合式变换器。建立了采用该均压控制方案的ISOP组合式双管正激变换器的小信号模型,并用Matlab进行了系统稳定性的仿真分析。同时,本文分析了ISOS组合式变换器的输入输出均压的关系,指出电压控制模式和电流控制模式均不能实现输入和输出的自动均压,利用本文提出的均压控制策略可以实现其输入端和输出端的均压控制。此外,本文分别详细地比较了两种输出并联和串联方式的不同点,指出了各种组合方式的使用场合。论文对所提出的输入均压控制策略进行了仿真和实验验证,结果均表明本控制方案是正确有效的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 适合高压大功率应用的变换器拓扑
• 1.2.1 三电平变换器
• 1.2.2 ISOP 组合式变换器
• 1.2.3 ISOS 组合式变换器
• 1.3 本文的研究内容
• 1.4 本文研究的意义
• 第二章 ISOP 组合式变换器的工作特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 电流控制模式下的均压均流特性
• 2.2.1 失稳过程分析
• 2.2.2 不均压极限情况分析
• 2.2.3 仿真结果与分析
• 2.3 电压控制模式下的均压均流特性
• 2.3.1 均压均流特性分析
• 2.3.2 仿真结果与分析
• 2.4 两种输出并联方式的比较
• 2.4.1 输入输出电压增益比较
• 2.4.2 主要电气关系比较
• 2.5 本章小结
• 第三章 ISOP 组合式变换器输入均压控制
• 3.1 引言
• 3.2 输入均压控制原理
• 3.3 实现电路及分析
• 3.4 模型分析
• 3.4.1 双管正激变换器占空比丢失分析
• 3.4.2 主电路小信号模型
• 3.4.3 峰值电流控制小信号模型
• 3.5 闭环参数设计
• 3.6 仿真验证
• 3.7 本章小结
• 第四章 ISOP 实验样机设计和实验
• 4.1 主电路参数设计
• 4.1.1 主功率变压器的设计
• 4.1.2 输出滤波电感和滤波电容的设计
• 4.1.3 功率管的选取
• 4.2 控制电路设计
• 4.3 实验结果及分析
• 4.4 本章小结
• 第五章 ISOS 组合式变换器研究
• 5.1 引言
• 5.2 输入均压和输出均压的关系
• 5.3 电流控制模式和电压控制模式输入输出均压特性
• 5.3.1 电流控制模式
• 5.3.2 电压控制模式
• 5.4 两种输出方式比较
• 5.5 主电路及控制电路设计
• 5.5.1 主功率变压器的设计
• 5.5.2 功率管的选取
• 5.5.3 控制电路的设计
• 5.6 实验结果及分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 全文工作总结
• 6.2 后续工作展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间的研究成果及发表的学术论文