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软开关PWM DC-DC变换器的研究

作　者: 张培龙
导　师: 刘华毅
学　校: 大连理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 软开关移相全桥 DC-DC变换器倍流整流 Pspice仿真磁集成
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 970次
引　用: 7次
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内容摘要

PWM DC-DC变换器中开关损耗是限制进一步提高开关频率的重要因素。只有降低开关损耗才能获得体积更小、效率更高的变换器。在分析开关损耗的成因的基础上,介绍了了软开关技术的基本原理,讨论了软开关的基本实现方法,分析了现有软开关技术的特点和局限。针对大功率应用中的需要,重点讨论了全桥变换器的软开关实现方法。在对全桥整流的移相全桥变换器进行稳态分析的基础上,指出全桥整流移相全桥变换器的固有缺陷:轻载时不能实现ZVS;副边存在占空比丢失;次级整流二极管为硬开关,存在振荡关断的问题。针对上述缺陷,提出了倍流整流的全桥移相变换器。对倍流整流的全桥移相变换器作了稳态分析,给出了12个运行模态的等效电路和电压电流公式。从分析可知该变换器可以在轻载到满负载的宽范围内实现软开关,实现了次级整流二极管的自然换流,消除了副边占空比丢失和次级二极管的振荡。为了减小变换器的体积,介绍了磁集成技术的基本原理。从IM中磁的作用方式和IM集成的对象两个方面讨论了磁集成的方式。依据磁路基本定律和电磁感应定律,介绍了磁件等效电路模型建立的三种方法:磁路电路对偶变换法、源转移法和回转器—电容等效模型法。讨论了倍流整流电路ZVS PWM全桥变换器中磁集成技术的应用—双电感的集成方式和变压器与双电感的集成方式。提出了一种改进型的CDR IM方案。用Orcad Pspice对提出的倍流整流变换器进行了仿真,并在实验室中制作了两台三千瓦电力操作电源功率模块,给出了变换器的设计参数,讨论了移相集成控制器UCC3895的应用和DC-DC变换器的控制模式,仿真及实验结果验证了理论分析。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-8
1 绪论  8-18
  1.1 开关电源的基本构成  10
  1.2 软开关技术的提出和应用  10-17
    1.2.1 开关损耗的成因  11-12
    1.2.2 软开关技术  12-13
    1.2.3 软开关技术的一般实现方法  13-14
    1.2.4 软开关的发展历程主要分类  14-17
  1.3 本论文的主要研究范围  17-18
2 移相控制全桥软开关变换器  18-33
  2.1 全桥整流移相控制全桥软开关变换器  19-22
    2.1.1 稳态分析  19-21
    2.1.2 ZVS的实现及副边占空比丢失  21-22
  2.2 倍流整流ZVS软开关全桥变换器  22-33
    2.2.1 系统分析与工作原理  23-30
    2.2.2 倍流整流电路软开关的实现  30-33
3 磁集成技术  33-49
  3.1 什么是磁集成技术  33-34
  3.2 磁集成方式  34-37
  3.3 磁件等效电路模型的建立  37-42
    3.3.1 磁路—电路对偶变换法。  38-40
    3.3.2 源转移(source shifting)等效变换法  40-41
    3.3.3 回转器-电容等效模型  41-42
  3.4 倍流整流电路ZVS PWM全桥变换器中集成磁件的应用研究  42-48
    3.4.1 双电感的集成  43-45
    3.4.2 变压器与双电感的集成  45-48
  3.5 磁集成对磁件的影响  48-49
4 应用软开关技术的电力操作电源功率模块  49-68
  4.1 变换器的主电路结构设计  49-50
  4.2 控制方案及控制电路  50-56
    4.2.1 移相控制电路  51-53
    4.2.2 DC-DC变换器的控制模式  53-56
  4.3 变换器的参数设计  56-61
  4.4 仿真及实验结果  61-68
结论  68-69
参考文献  69-72
攻读硕士学位期间发表学术论文情况  72-73
致谢  73-74
大连理工大学学位论文版权使用授权书  74

软开关PWM DC-DC变换器的研究

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