一种新颖的四管混合式DC/DC变换器的研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展,对电源的要求也越来越高。高效、高功率密度、低电磁干扰、良好的电气性能、小型轻量已成为现代电源的发展趋势。为了适应这些要求,软开关技术应用而生。在中大功率应用中,通常采用于移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器,该电路在轻载时难以实现滞后桥臂的零电压开通。为了使前后桥臂都能实现软开关,在原边串饱和电抗器,这样会带来副边电压占空比丢失;或者采用辅助谐振网络,这样会使电路复杂。 文中针对移相全桥式零电压开关PWM电路的不足,介绍一种基于移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器和半桥软开关的原理来实现的一种新颖的变换器,具有高效率、高功率密度、低电磁干扰,从空载到满载均能实现软开关,具有较好的动态特性。 文中首先从变换器的工作原理入手,详细分析了变换器一个周期中的开关模态。分析结果说明,本变换器从空载到满载范围内均可实现软开关。在各种条件下可以获得软开关,使变换器可以工作在更高的开关频率,减小了变换器和滤波电感的体积,使得变换器具有更高的功率密度,并且使系统具有较低的EMI。并且与传统的移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器在续流状态时做一对比,本变换器具有较低的通态损耗。并且由于变换器接近输出波形而使变换器对滤波元件要求减低,使系统具有更好的动态特性。优越的软开关特性和滤波元件要求减低,使变换器具有较高的功率密度。在文末,基于Saber下的仿真和实验结果验证了变换器几种特性。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 开关稳压电源的基本原理
• 1.2 开关稳压电源的控制方法
• 1.3 开关电源拓扑
• 1.4 软开关技术
• 1.4.1 软开关技术的实现策略
• 1.5 本论文研究的主要内容
• 第二章 一族新颖的混合式 DC/DC变换器
• 2.1 四管混合式变换器
• 2.2 六管混合式变换器
• 2.3 六管加减式变换器
• 2.4 八管加减式变换器
• 2.5 副边控制变换器
• 2.6 半桥并联变换器
• 2.7 半桥串联混合式变换器
• 2.8 本章小结
• 第三章 四管混合式 DC/DC变换器的特性分析
• 3.1 四管混合式变换器主电路拓扑
• 3.2 四管混合式 DC/DC变换器工作原理
• 3.3 不控半桥优越的磁化电流特性
• 3.4 减小滤波元件
• 3.4.1 减小输出滤波电感
• 3.5 本章小结
• 第四章 四管混合式 DC/DC变换器设计
• 4.1 主电路设计
• 4.1.1 高频变压器的设计
• 4.1.2 输入滤波电容和分压电容的选择
• 4.1.3 输出滤波电感设计
• 4.1.4 输出滤波电容设计
• 4.1.5 开关管选择
• 4.1.6 隔直电容设计
• 4.2 控制电路设计
• 4.2.1 PWM芯片的选择
• 4.2.2 PWM控制电路及其参数设置
• 4.2.3 电压反馈与电流反馈环节
• 4.2.4 驱动电路
• 4.3 保护电路设计
• 4.3.1 变压器抗饱和保护
• 4.3.2 过电压保护
• 第五章 仿真与实验
• 5.1 四管混合式 OC/DC变换器的仿真研究
• 5.1.1 Saber简介
• 5.1.2 四管混合式 DC/DC变换器在 Saber下的仿真
• 5.2 实验波形
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献