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单原边绕组双输入电压源型全桥变换器的研究

作　者: 周晨
导　师: 王勤
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 单原边绕组 双输入电压源型全桥变换器 交错双沿调制
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


新能源的开发利用是解决能源危机及环境污染问题的有效措施,多种新能源联合起来组成新能源联合供电系统,利用各种新能源之间或新能源与其它能源之间的互补性,可得到较为稳定的电力输出。将一个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter,MIC)代替联合供电系统中的多个单输入直流变换器,可以简化系统结构、降低系统成本。本文研究单原边绕组电压源型全桥MIC的电路拓扑。目前已有文献提出了非隔离型和隔离型MIC电路拓扑的系统生成方法,其中隔离型全桥MIC虽然实现了电气隔离,但为多原边绕组隔离型全桥MIC,随着输入源的增多,原边绕组随之增加,所需功率管也大量增加,导致结构复杂、控制困难、成本增加。本文采用脉冲电压源串联或并联组合直接替代单输入全桥变换器输入源的方法,提出了单原边绕组电压源型全桥多输入变换器,与多原边绕组全桥多输入变换器相比,结构更加简单,控制更加灵活,功率器件大大减少,且仅需要一个原边绕组,减小了漏感。由脉冲电压源串联构成的全桥多输入变换器输入源既可以同时也可以分时向负载传输能量,而由脉冲电压源并联构成的全桥多输入变换器输入源只能分时向负载传输能量。本文以由Buck脉冲电压源串联组合直接替代单输入电压源型全桥变换器输入源,构成的单原边绕组双输入电压源型全桥变换器为例,介绍其工作原理和输入输出特性。同时还详细分析了脉冲源组合中开关管以及母变换器中开关管驱动信号相位对滤波电感电流脉动的影响,得出了采用交错双沿调制方法可以减小电感电流脉动的结论。本文最后还讨论了单原边绕组双输入电压源型全桥变换器的主电路参数设计,并完成了一台800 W的原理样机,验证了其理论分析的正确性以及可行性,验证了该变换器的工作原理,并且验证了交错双沿调制方法的有效性。

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  11-18
  1.1 新能源的开发和利用  11-12
  1.2 多输入直流变换器的研究现状  12-17
  1.3 本文的研究内容及研究意义  17-18
    1.3.1 研究内容  17
    1.3.2 研究意义  17-18
第二章 单原边绕组双输入电压源型全桥变换器拓扑的推导  18-23
  2.1 引言  18
  2.2 脉冲电压源单元  18-19
  2.3 脉冲电源的连接原则  19-20
  2.4 单原边绕组隔离型 MIC  20-22
  2.5 本章小结  22-23
第三章 变换器的工作原理及控制方法  23-49
  3.1 引言  23
  3.2 工作模态  23-26
  3.3 基本控制方式  26-38
    3.3.1 同时开通控制方式  30-32
    3.3.2 同时关断控制方式  32-35
    3.3.3 连续控制方式  35-38
  3.4 脉冲源组合开关管时序对滤波电感电流的影响  38-48
    3.4.1 交错双沿控制方式  38-41
    3.4.2 Dy1+Dy2  41-45
    3.4.3 Dy1+Dy2≥1  45-48
  3.5 小结  48-49
第四章 变换器的设计及仿真、实验验证  49-70
  4.1 引言  49-50
  4.2 变压器设计  50-51
    4.2.1 变压器匝比  50
    4.2.2 磁芯选择  50
    4.2.3 原副边匝数的确定  50
    4.2.4 绕组线径的确定  50-51
    4.2.5 窗口面积核算  51
  4.3 滤波电感设计  51-53
    4.3.1 滤波电感值的选取  51-52
    4.3.2 滤波电感的设计  52-53
  4.4 滤波电容的选取  53-54
  4.5 功率管  54
  4.6 二极管的选择  54-55
  4.7 MOS 管驱动电路的设计  55-57
  4.8 系统的仿真及实验验证  57-69
    4.8.1 同时开通控制方式下1#源单独工作时波形  57-59
    4.8.2 同时开通控制方式下2#源单独工作时波形  59-61
    4.8.3 双路联合供电时波形  61-64
    4.8.4 交错双沿控制方式下的波形  64-66
    4.8.5 验证交错双沿调制方式滤波电感电流脉动最小  66-69
  4.9 本章小结  69-70
第五章 工作总结及展望  70-71
  5.1 本文的主要工作  70
  5.2 下一步要完成的工作  70-71
参考文献  71-74
致谢  74-75
在学期间的研究成果及发表的学术论文  75

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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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