开关电源并联数字均流技术的研究

论文摘要

开关电源并联系统的均流技术已成为电力电子研究的一个热门问题。随着开关电源数字化的发展,数字均流技术也成为开关电源均流技术的发展方向。本文采用Buck全桥PWM DC/DC电路研制了中小功率子模块,并设计出多个电源模块并联运行时的均流控制电路。论文重点分析了相关工作原理,设计了电路参数,成功研制了样机并对其进行实验验证。本文的研究内容主要包含以下几个方面:(1)分析和比较了开关电源并联系统的常用均流技术,阐述了并联系统的概念与特点及数字均流的原理和特点,详细讨论了最大电流自动均流法,并最终确定了本文所采用的均流方案。(2)通过对各种拓扑结构的分析,研究了Buck全桥式PWM DC/DC变换器的工作原理,确定了本文的主拓扑结构,并针对最大电流自动均流法的特点,采用了电压控制法,对其进行建模与仿真分析。(3)采用数字控制芯片ADP1043设计了电源的均流控制电路,使模块单元具有可并联功能,实现了多电源模块并联组成更大功率的电源系统。(4)对研制的并联系统实验平台的效率,突加突减负载和暂稳态均流等参数分别进行了详细的测试,分析了并联实验平台的试验结果和多台电源并联运行的效果。本文的研究内容对开关电源并联系统数字均流的研究和应用具有一定的理论和实际意义。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 DC/DC 变换器的并联技术
• 1.3 国内外研究现状分析
• 1.3.1 改进的常用均流控制方法
• 1.3.2 新型的均流控制方法
• 1.3.3 新型的控制策略
• 1.3.4 数字均流技术
• 1.4 本文的研究内容
• 1.4.1 课题技术指标
• 1.4.2 课题的总体方案
• 1.4.3 本文研究的主要内容
• 第2章 开关电源的并联均流技术
• 2.1 引言
• 2.2 电源并联系统的特点
• 2.3 并联均流的概念与原理
• 2.4 开关电源并联系统常用的均流方法
• 2.4.1 输出阻抗法
• 2.4.2 主从设置法
• 2.4.3 平均电流自动均流法
• 2.4.4 最大电流自动均流法
• 2.4.5 热应力自动均流法
• 2.4.6 外加均流控制器法
• 2.5 数字均流
• 2.5.1 数字均流的原理
• 2.5.2 数字均流的特点
• 2.6 均流方案的比较与选择
• 2.7 本章小结
• 第3章 DC/DC 变换器并联系统的建模与仿真
• 3.1 引言
• 3.2 并联模块的主拓扑结构
• 3.3 DC/DC 变换器并联系统的建模仿真
• 3.3.1 Buck 变换器连续工作模式建模
• 3.3.2 全桥变换器的小信号数学模型
• 3.3.3 双级电路的闭环模型
• 3.3.4 最大电流法控制小信号模型
• 3.4 本章小结
• 第4章 并联均流系统的建立
• 4.1 引言
• 4.2 并联实验平台的建立
• 4.3 DC/DC 变换器并联模块的参数设计
• 4.3.1 高频变压器的设计
• 4.3.2 功率开关管的选择
• 4.3.3 滤波电容及电感的设计
• 4.4 控制电路的设计及参数设置
• 4.4.1 脉冲发生电路及驱动电路
• 4.4.2 检测电路及保护电路
• 4.4.3 辅助电源
• 4.5 数字控制器ADP1043
• 4.5.1 ADP1043 技术特性
• 4.5.2 ADP1043 基本结构及内部功能
• 4.6 本章小结
• 第5章 实验结果及分析
• 5.1 引言
• 5.2 并联系统稳态均流实验
• 5.2.1 模块电源的测试波形
• 5.2.2 并联系统稳态均流实验
• 5.2.3 数字均流母线上的电流信息
• 5.3 并联系统暂态均流实验
• 5.3.1 并联系统的启动
• 5.3.2 动态负载
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢