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8V/430A雷达电源的设计

作　者: 周猛
导　师: 陈乾宏
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电机与电器
关键词: 多电飞机 PWM控制 LLC谐振变换器同步整流技术
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着多电飞机的发展,电气系统已经部分地取代了液压和气动系统,飞机机载电源的容量大幅度提升。为了满足大容量、高效率的需求,现代飞机电源系统会向270V高压直流电源系统和115V变频交流电源系统发展。这两种电源系统中的直流母线电压都为270V直流电,但大多数机载设备不能由其直接供电,必须通过二次电源将母线电压转换为所需的电源类型。本文即针对机载雷达的发射组件,研制一台270V输入、8V/430A输出的高效率直直变换器。论文先根据电源的技术指标对项目进行难点分析,并根据难点提出相应的解决方案;接着进行了项目论证,对ZVS全桥变换器进行了设计和损耗分析,评估其可行性,进而选取全桥LLC谐振变换器为主电路方案。论文从控制实现简单、启动限流方便的角度出发,选取PWM控制方法。论文对PWM控制全桥LLC谐振变换器的频域和时域特性进行了详细的分析,指出变换器软开关的实现方式有两种。论文综合考虑稳态和启动、限流状态,讨论了变换器的软开关条件、开关频率的选取方法,为PWM控制全桥LLC谐振变换器的设计提供了理论依据。为了保证低电压大电流输出时变换器具有较高的变换效率,论文对LLC变换器的同步整流技术进行了比较和归纳。对电流型同步整流驱动方法进行了详细分析,给出具体实现电路和设计要点。最后,完成了270V输入、8V/430A输出的PWM控制全桥LLC谐振变换器的设计、仿真,由于负载限制,实际最大输出为8V/330A,变换器的效率为89%,实验波形与理论分析基本吻合,证明了理论分析的正确性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-12
第一章绪论  12-21
  1.1 多电飞机概述  12
  1.2 飞机电源系统的发展  12-14
  1.3 新型飞机电源系统中的DC/DC 变换器  14
  1.4 中大功率DC/DC 变换器常用的软开关技术  14-18
    1.4.1 不对称控制PWM 软开关技术  15-16
    1.4.2 移相全桥软开关技术  16
    1.4.3 LLC 谐振变换器的软开关技术  16-18
  1.5 同步整流技术  18-19
  1.6 本文研究的内容及意义  19-21
    1.6.1 本文研究的意义  19
    1.6.2 本文研究的内容  19-21
第二章方案论证  21-31
  2.1 引言  21
  2.2 项目的技术指标  21
  2.3 难点分析  21
  2.4 技术方案的确定  21-26
    2.4.1 主变换器的选择  21-24
    2.4.2 大电流、高效率输出的应对措施  24-26
    2.4.3 低高度的解决方案  26
  2.5 ZVS 移相全桥变换器的设计与评估  26-31
    2.5.1 ZVS 移相全桥变换器的设计  26-28
    2.5.2 滞后桥臂实现ZVS 的条件  28-29
    2.5.3 损耗分析  29-30
    2.5.4 ZVS 全桥变换器的可行性评估  30-31
第三章 PWM 控制全桥LLC 谐振变换器的原理与设计  31-51
  3.1 引言  31
  3.2 主电路结构  31-32
  3.3 LLC 谐振变换器的频域分析  32-36
    3.3.1 电路的线性化等效  32-33
    3.3.2 PWM 控制全桥LLC 谐振变换器的增益特性  33-34
    3.3.3 讨论  34-36
  3.4 PWM 移相控制全桥LLC 谐振变换器的工作模态分析  36-45
    3.4.1 (?)  36-40
    3.4.2 (?)  40-44
    3.4.3 启动和深度限流状态时变换器的时域分析  44-45
  3.5 软开关特性讨论和工作频率的选取  45-48
    3.5.1 软开关实现方式  45-46
    3.5.2 变压器原副边脱离条件  46-47
    3.5.3 零状态电流下降斜率的限制  47-48
    3.5.4 工作频率的选取  48
  3.6 PWM 移相控制全桥LLC 谐振变换器的参数设计流程  48-51
第四章 LLC 谐振变换器的同步整流技术  51-61
  4.1 引言  51
  4.2 LLC 同步整流技术介绍  51-54
    4.2.1 LLC 同步整流驱动信号的难点  51-52
    4.2.2 采用互感器激磁电感的原边电流检测  52-53
    4.2.3 采用外并激磁电感的原边电流检测  53-54
  4.3 副边检测的电流型同步整流驱动设计  54-60
    4.3.1 电流互感器设计  55-57
    4.2.2 同步整流管驱动电路设计  57-60
  4.4 小结  60-61
第五章电路参数设计  61-71
  5.1 电路中谐振元件参数的设计  61-62
  5.2 电路功率器件的选取  62-64
    5.2.1 主功率开关管  62-63
    5.2.2 主变压器的设计  63-64
    5.2.3 同步整流管  64
    5.2.4 滤波电容的选择  64
    5.2.5 并联同步整流管的选择  64
  5.3 电流互感器的设计  64-66
  5.4 损耗分析  66-69
    5.4.1 主功率开关管的损耗  66-68
    5.4.2 变压器损耗  68-69
    5.4.3 同步整流管的损耗  69
    5.4.4 并联同步整流管损耗  69
  5.5 损耗分析的总结  69-71
第六章仿真与实验结果  71-80
  6.1 硬件实现  71-73
    6.1.1 变压器的制作  71
    6.1.2 次级侧的结构设计  71-72
    6.1.3 其余部分的电路结构  72-73
  6.2 仿真波形与分析  73-77
    6.2.1 变压器拆分的仿真与验证  73-74
    6.2.2 电路工作的基本波形  74-75
    6.2.3 负载变化对电路波形的影响  75-76
    6.2.4 占空比变换曲线  76-77
  6.3 实验结果  77-80
    6.3.1 主电路实验波形  77-78
    6.3.2 同步整流驱动波形  78-79
    6.3.3 效率测试结果与分析  79-80
第七章总结与展望  80-81
  7.1 本文所做的工作  80
  7.2 尚需进一步做的工作  80-81
参考文献  81-83
致谢  83-84
攻读硕士学位期间发表论文情况  84

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