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四相交错并联双向Buck-Boost变换器耦合电感的研究

作　者: 李海光
导　师: 杨玉岗
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 多相耦合电感等效电感耦合度非对称耦合电感对称耦合电感
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

本文从不同角度出发对耦合电感结构进行研究，所提出的耦合电感结构具有不同的特点、适合不同的应用场合，但是同现有的耦合电感结构相比具有诸多优点，可以满足采用交错并联结构并且要求功率双向流动的Buck-Boost变换器对多相电感磁集成的要求。首先以四相对称耦合电感为例，对多相耦合电感的等效电感进行了分析；同时，分析了耦合电感的稳态性能和暂态性能，进而证明了四相对称耦合电感的优点。然后以四相非对称耦合电感为例，对多相耦合电感的等效电感进行了分析；同时，分析了耦合电感的不对称性和耦合程度对等效电感的影响，进而说明了电感耦合结构的对称性和电感的耦合度对交错并联磁集成双向Buck-Boost变换器所产生的重要影响。最后以四相对称耦合电感为研究目标对耦合电感的结构进行了研究，提出使四相非对称耦合电感对称化方案；分析了所提结构的设计准则；通过使用Ansoftmaxwell有限元仿真软件对耦合电感磁件进行仿真分析和样机实验对本文理论分析的正确性以及所提磁件结构的可行性进行了验证。

全文目录

致谢  5-6
摘要  6-7
Abstract  7-11
1 绪论  11-19
  1.1 课题研究背景  11-13
    1.1.1 双向 Buck-Boost 变换器的简单概述  11
    1.1.2 交错并联磁集成技术的简单概述  11-13
  1.2 耦合电感国内外的研究成果及未来研究方向  13-16
  1.3 本文的选题意义和研究内容  16-17
    1.3.1 选题的意义  16-17
    1.3.2 主要研究内容  17
  1.4 本章小结  17-19
2 四相对称耦合电感对变换器性能的影响  19-37
  2.1 Buck 模式下四相对称耦合电感分析  19-28
    2.1.1 稳态等效电感分析  19-22
    2.1.2 暂态等效电感分析  22-25
    2.1.3 稳态相电流纹波分析  25-26
    2.1.4 稳态总输出电流纹波分析  26
    2.1.5 暂态相电流响应速度的分析  26-27
    2.1.6 暂态总输出电流响应速度的分析  27-28
  2.2 Boost 模式下四相对称耦合电感分析  28-34
    2.2.1 稳态等效电感分析  28-30
    2.2.2 暂态等效电感分析  30-32
    2.2.3 稳态相电流纹波分析  32
    2.2.4 稳态总输出电流纹波分析  32-33
    2.2.5 暂态相电流响应速度的分析  33
    2.2.6 暂态总输出电流响应速度的分析  33-34
  2.3 交错并联双向 Buck-Boost 变换器中耦合电感的设计准则  34-36
  2.4 本章小结  36-37
3 四相非对称耦合电感对变换器性能的影响  37-57
  3.1 Buck 模式下四相非对称耦合电感分析  37-52
    3.1.1 稳态等效电感分析  38-46
    3.1.2 暂态等效电感分析  46-48
    3.1.3 稳态相电流纹波分析  48-50
    3.1.4 稳态总输出电流纹波的分析  50
    3.1.5 暂态相电流响应速度的分析  50-52
    3.1.6 暂态总输出电流响应速度的分析  52
  3.2 Boost 模式下四相非对称耦合电感分析  52-56
    3.2.1 稳态等效电感分析  52-54
    3.2.2 暂态等效电感分析  54
    3.2.3 稳态相电流纹波分析  54-55
    3.2.4 稳态总输出电流纹波的分析  55
    3.2.5 暂态相电流响应速度的分析  55-56
    3.2.6 暂态总输出电流响应速度的分析  56
  3.3 本章小结  56-57
4 四相非对称耦合电感的对称化研究  57-68
  4.1 四相非对称耦合电感磁件结构  57-58
  4.2 四相非对称耦合电感对称化分析  58-67
    4.2.1 等效磁路分析  58-61
    4.2.2 四相非对称耦合电感对称化方案  61-62
    4.2.3 四相对称耦合电感直流磁通分析  62-63
    4.2.4 四相对称耦合电感交流磁通分析  63-65
    4.2.5 等效电路分析  65-67
  4.3 本章小结  67-68
5 四相耦合电感的仿真和样机实验  68-82
  5.1 四相耦合电感磁场仿真  68-70
  5.2 四相耦合电感样机实验  70-71
  5.3 电路仿真验证  71-79
    5.3.1 在 Buck 和 Boost 模式下的稳态性能仿真  71-76
    5.3.2 在 Buck 和 Boost 模式下的暂态性能仿真  76-79
  5.4 交错并联双向 Buck-Boost 电路样机实验验证  79-81
  5.5 本章小结  81-82
结论  82-83
参考文献  83-86
作者简历  86-87
学位论文数据集  87-88

四相交错并联双向Buck-Boost变换器耦合电感的研究

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