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带隔离的E～2类DC/DC变换器

2020-11-27阅读(318)

带隔离的E～2类DC/DC变换器

论文摘要

直流-直流变换（DC／DC变换）电源在工业和日常生活中的应用已经非常广泛。各种开关电源已经占据了主要地位。开关电源技术研究的重要内容是进一步提高功率密度，即减小体积。而提高功率密度与变换效率又会产生矛盾。本文的主要目标是在保持效率的前提下，尽可能减小体积。PWM控制方式的开关电源是当今开关电源的主流控制方式。传统的PWM控制方式中，功率管工作在硬开关状态，功率管承受的应力大，开关损耗大。E类软开关电路可以降低开关损耗，抑制开关产生的电磁干扰，有助于进一步提高开关频率，使电源向体积小，重量轻，效率高，功率密度大的方向发展。本文在传统的E类逆变器以及E类整流器基础上提出了一种带隔离的E2类DC／DC变换器，该方案仅使用一个电感性元件，既实现了输入、输出的隔离，又实现了逆变和整流的双重E类软开关模式。有效地减小了整个变换器的体积。本文首先对传统E类逆变器以及E类整流器的工作原理进行介绍，在此基础上提出了一种带隔离的E2类DC／DC变换器，并对其电路拓扑，工作原理和电路特性进行分析。基于对该DC／DC变换器的分析，本文设计了一台三相交流输入，输出功率达到12kW的DC／DC变换器，给出了该系统的设计参数，并通过了仿真验证，同时设计了该电源的驱动控制电路，并最终给出了该电路的实际调试结果。变压器在本系统中不仅有电气隔离的作用，而且变压器的原边电感还参与了谐振。对于高频变压器的设计，不仅要考虑到原副边匝数，磁心大小以及气隙大小的影响，而且还考虑分布参数的影响。本文中给出了这个变压器的具体设计过程。在本电路中由于IGBT两端承受的电压较高，所以采用了两个IGBT串联的结构，但在实际应用中经常会出现串联的IGBT由于电压不均衡而损坏的问题。因此在本文的最后，针对本文中的电路拓扑的特点，设计了一种比较简单的均压电路。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 目录
  • 第1章 绪论
  • 1.1 电力电子技术的发展
  • 1.2 开关电源技术概述
  • 1.3 软开关技术
  • 1.4 本课题的总体工作
  • 第2章 系统电路结构的选取与设计
  • 2.1 传统E类逆变器的分析
  • 2.1.1 E类逆变电路的特征
  • 2.1.2 传统E类逆变电路的拓扑结构与工作原理
  • 2.1.3 E类逆变电路的其他拓扑结构
  • 2.2 传统E类整流电路的分析
  • 2.2.1 零电流E类整流电路的拓扑及工作原理
  • 2.2.2 零电压E类整流电路的拓扑及工作原理
  • 2类DC/DC变换器'>2.3 传统的E2类DC/DC变换器
  • 2类DC/DC变换器电路的工作原理与分析'>2.4 本系统中E2类DC/DC变换器电路的工作原理与分析
  • 2.4.1 工作原理
  • 2类DC/DC变换器的分析'>2.4.2 对理想的带隔离的E2类DC/DC变换器的分析
  • 2.5 小结
  • 第3章 DC/DC变换器系统的分析与设计
  • 2类的DC/DC变换器的设计要求及其原理框图'>3.1 E2类的DC/DC变换器的设计要求及其原理框图
  • 3.2 主电路的电路结构及其一般工作状态
  • 3.3 主电路的设计
  • 3.3.1 最佳状态下的设计
  • 3.3.2 设计结果的仿真验证
  • 3.3.3 本设计中E类逆变器的几种故障工作状态
  • 3.3.4 开关器件的选取及其性能参数介绍
  • 3.3.5 主电路设计图
  • 3.4 驱动控制电路的设计
  • 3.4.1 控制信号的产生
  • 3.4.2 信号驱动放大部分的设计
  • 3.4.3 整流部分的设计
  • 3.5 小结
  • 第4章 高频变压器的设计
  • 4.1 磁性材料
  • 4.2 高频变压器的分布参数
  • 4.3 本系统中高频变压器的设计
  • 4.4 小结
  • 第5章 IGBT串联均压问题的研究
  • 5.1 IGBT串联均压问题概述
  • 5.1.1 IGBT串联问题的提出
  • 5.1.2 现有的均压解决方法
  • 5.2 串联IGBT静态均压的解决
  • 5.3 串联IGBT动态均压的解决
  • 5.4 小结
  • 第6章 系统调试
  • 6.1 驱动电路的调试
  • 6.2 主电路的调试
  • 第7章 结论与展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 研究生期间已确认发表的论文
  • 附录2 驱动电路原理图
  • 附录3 系统实物照片

    • 相关论文文献

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