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一种基于移相全桥软开关技术的开关电源的研制

作　者: 王建秋
导　师: 刘文生
学　校: 大连交通大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 移相控制全桥变换器软开关开关电源
分类号: TN86
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 349次
引　用: 2次
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内容摘要

目前很多UPS产品上使用的蓄电池充电电源仍然采用相控式晶闸管直流稳压电源。传统的相控整流电源,具有体积大、重量大、动态响应速度慢、谐波污染严重等缺点。虽然有些蓄电池充电器采用了开关电源,但由于采用的是硬开关技术,在开关管的开通和关断过程中产生大量的开关损耗,功率较大时,需要设计较大的散热器和大功率风机来控制开关管的温升,并且转换效率较低,不能达到高效率(90%以上)的要求。本文提出将移相全桥软开关技术应用到中大功率的蓄电池充电电源上,以取代传统的蓄电池充电器。并基于此试制了一款5kW蓄电池充电电源,以TI公司的UC3875作为控制芯片,开关频率达到了80kHz,实现了开关管的ZVS,减小了开关噪声,有效的改善了蓄电池的充电环境。本文首先阐述了本课题的研究背景和意义,同时介绍了开关电源以及软开关技术的发展情况。在此基础上详细论述了这种全桥软开关方案前半周期的工作过程,并结合实际设计要求,依次分析了控制电路、保护电路、辅助电源等部分的工作原理,并给出了主要元件的设计过程。文章还简单介绍了Saber仿真软件,同时引入了用Saber仿真辅助设计开关电源的方法,在Saber的仿真环境下建立了移相全桥软开关变换器模型,进行仿真分析,得到了带载时的仿真波形,验证了移相全桥软开关技术应用于大功率开关电源的可行性与优越性。最后制作出样机,给出了空载调试得到的波形。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第一章绪论  9-17
  1.1 研究背景及意义  9-10
  1.2 开关电源的发展历史及发展趋势  10-13
  1.3 软开关技术的发展  13-16
  1.4 本文的主要内容  16-17
第二章移相全桥软开关变换器工作原理  17-27
  2.1 简介  17-18
  2.2 工作原理分析  18-24
    2.2.1 原边电流正半周输出功率状态  19
    2.2.2 超前臂谐振过程  19-21
    2.2.3 i P 正半周箝位续流过程  21
    2.2.4 Q4 关断后滞后臂谐振过程  21-22
    2.2.5 谐振结束时D2 导通续流，原边电感储能返回电网  22-23
    2.2.6 原边电流下冲过零点后开始负向增大  23-24
  2.3 几个值得注意的地方  24-25
    2.3.1 两个谐振过程的比较  24-25
    2.3.2 占空比丢失现象  25
  本章小结  25-27
第三章 5kW（464V，0~11A）开关电源设计  27-58
  3.1 电源功能模块及主电路结构  27-41
    3.1.1 输入整流滤波电路和辅助电源电路  29-33
    3.1.2 主功率变换电路  33-35
    3.1.3 驱动控制电路  35-40
      3.1.3.1 控制芯片UC3875 简介及应用  35-39
      3.1.3.2 基于UC3875 的驱动控制电路  39-40
    3.1.4 各种保护电路  40-41
  3.2 磁性元器件的设计  41-52
    3.2.1 主变压器的设计与制作  41-49
    3.2.2 输出滤波电感的设计  49-51
    3.2.3 附加谐振电感的设计  51-52
  3.3 其他重要元器件的选取  52-57
    3.3.1 主功率管的选择  52-54
    3.3.2 输出整流管的选择  54-56
    3.3.3 输入整流管的选择  56
    3.3.4 变压器原边阻断电容的选择  56-57
    3.3.5 输出滤波电容的选择  57
  本章小结  57-58
第四章 Saber 仿真分析与样机实测结果  58-67
  4.1 Saber 仿真验证  58-62
    4.1.1 Saber 简介  58
    4.1.2 仿真验证  58-62
  4.2 实验验证  62-66
    4.2.1 样机照片  62-64
    4.2.2 实测波形  64-66
  本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-69
攻读硕士学位期间发表的学术论文  69-70
致谢  70-71

一种基于移相全桥软开关技术的开关电源的研制

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