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倍流整流全桥变换器副边整流管电压振荡的抑制方法

作　者: 孔祥浩
导　师: 阮新波
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 全桥变换器 倍流整流 箝位二极管 辅助变压器 电流断续模式
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


移相控制全桥变换器可以利用变压器漏感和开关管的结电容实现开关管的零电压开关(Zero-Voltage-Switching, ZVS),已广泛应用于中大功率的应用场合。全桥变换器副边有多种整流方式,相比于全波整流,倍流整流的变压器只有一个副边绕组,结构相对简单,且滤波电感电流仅为输出电流的一半,适用于大电流输出的场合。本文研究倍流整流全桥变换器副边整流二极管的电压振荡抑制方法。在全桥变换器的原边侧加入两只箝位二极管可有效消除副边整流二极管的电压振荡。本文详细分析了电流连续模式(Continuous Current Mode,CCM)和电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)下倍流整流全桥变换器的工作原理,对比分析了倍流整流方式与全波整流方式的区别,重点分析在电流断续模式引入箝位电路后变换器的特点。在DCM状态下,相比于全波整流方式,倍流整流全桥变换器中箝位二极管的电流下降速度较快,其导通时间和电流平均值较小,从而减小了导通损耗,同时箝位二极管为自然关断,消除了额外的反向恢复损耗,提高了工作可靠性。在此基础上,本文提出一种加辅助变压器的倍流整流ZVS PWM全桥变换器,详细分析了其在CCM和DCM时的工作原理,讨论了加入辅助变压器后的电路特点,并在DCM时重点对比分析了加入辅助变压器前后变换器的工作特点,在倍流整流全桥变换器原边加入辅助变压器,可以使箝位二极管电流在轻载条件下加快下降,并使箝位二极管自然关断,从而进一步减小箝位二极管的导通损耗。为验证理论分析的正确性,研制了一台600W的原理样机,对该变换器进行了参数设计,并给出实验结果。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
图表清单  8-10
注释表  10-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 软开关全桥变换器  11-13
    1.1.1 ZVS PWM 全桥变换器  12
    1.1.2 ZVZCS PWM 全桥变换器  12-13
  1.2 消除ZVS PWM 全桥变换器副边整流管电压振荡的方法  13-15
    1.2.1 加箝位二极管  13-14
    1.2.2 加辅助变压器  14-15
  1.3 全桥变换器的副边整流电路  15-16
  1.4 本课题的主要研究内容  16
  1.5 本课题研究的意义  16-17
第二章 加箝位二极管的倍流整流ZVS PWM 全桥变换器  17-34
  2.1 电流连续模式的基本原理  17-23
  2.2 电流连续时实现ZVS 的条件和副边占空比的丢失  23-24
    2.2.1 超前桥臂实现ZVS  23
    2.2.2 滞后桥臂实现ZVS  23
    2.2.3 副边占空比的丢失  23-24
  2.3 电流断续时的工作原理  24-30
  2.4 DCM 时倍流整流方式与全波整流方式的对比  30-33
    2.4.1 工作机理  30-32
    2.4.2 箝位二极管电流  32
    2.4.3 箝位二极管的反向恢复  32-33
  2.5 本章小结  33-34
第三章 加辅助变压器的倍流整流ZVS PWM 全桥变换器  34-49
  3.1 概述  34
  3.2 加辅助变压器的倍流整流全桥变换器在CCM 时的工作原理  34-40
  3.3 加辅助变压器的倍流整流全桥变换器在轻载时的工作原理  40-46
  3.4 辅助变压器在轻载时的特性  46
  3.5 轻载条件下倍流整流全桥变换器加辅助变压器前后的对比  46-48
  3.6 本章小结  48-49
第四章 实验验证  49-59
  4.1 主电路参数设计  49-52
    4.1.1 高频变压器参数设计  49-50
    4.1.2 输出滤波电感的设计  50-51
    4.1.3 谐振电感的设计  51-52
    4.1.4 辅助变压器的设计  52
    4.1.5 开关管的选择  52
    4.1.6 箝位二极管选取  52
    4.1.7 副边整流二极管选取  52
  4.2 实验结果  52-58
  4.3 本章小结  58-59
第五章 总结与展望  59-60
  5.1 本文的主要工作  59
  5.2 工作展望  59-60
参考文献  60-63
致谢  63-64
在学期间发表的学术论文  64

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器 > 整流器
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