串联谐振软开关推挽电路研究

论文摘要

低电压输入高电压输出的直流变换器被广泛地应用在太阳能光伏发电系统、风能发电系统、燃料电池系统、车载逆变器电源等电力电子装置中。随着电力电子技术的发展,对该类型的变换器也提出了更高的要求。本文主要针对中小功率的升压变换器,对串联谐振软开关推挽电路进行了研究分析及实验。文章首先对理想工作条件下的串联谐振软开关推挽电路进行理论、仿真分析,并通过实验验证了电路损耗小、效率高的特性。三种不同的控制方案:导通时间固定、关断时间变化的PFM调制方式,导通时间变化、关断时间固定的PFM调制方式,PWM调制方式,被分别应用到电路中。通过理论、仿真以及实验研究,比较分析了三种控制方案的优缺点,特别是对软开关特性、输出电压调节及适用范围等问题做了细致分析。文章还对应用在串联谐振软开关推挽电路中的变压器作了一定研究分析。根据变压器的机理,对该电路中特有变压器的高变比问题和漏感问题展开分析,并提出工艺和设计原理上的相应的解决方案。为进一步实现能量的高效转换,提出了基于双变压器结构拓扑的串联谐振软开关推挽电路,并进行了有关理论分析、仿真和实验研究。同单变压器电路相比,该电路具有开关损耗小、变压器损耗小、效率更高的优点,实验结果充分验证了以上结论。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 DC-DC升压变换器拓扑分析和选择
• 1.1.1 反激变换器
• 1.1.2 正激变换器
• 1.1.3 推挽变换器
• 1.1.4 半桥变换器
• 1.1.5 全桥变换器
• 1.2 软开关技术在DC-DC变换器中的发展和应用
• 1.3 软开关推挽电路研究现状
• 1.4 本文的研究内容
• 第2章 串联谐振软开关推挽电路理想工作条件研究
• 2.1 串联谐振软开关推挽电路的工作原理
• 2.2 串联谐振软开关推挽电路的参数设计
• 2.2.1 主电路的设计
• 2.2.2 控制电路的设计
• 2.3 串联谐振软开关推挽电路的仿真分析
• 2.3.1 软开关的仿真
• 2.3.2 不同寄生电容的仿真
• 2.4 串联谐振软开关推挽电路的实验验证
• 2.5 小结
• 第3章 串联谐振软开关推挽电路的控制方案研究
• 3.1 导通时间固定、关断时间变化的PFM调制方式
• 3.1.1 原理分析
• 3.1.2 仿真分析
• 3.1.3 实验分析
• 3.2 导通时间变化、关断时间固定的PFM调制方式
• 3.2.1 原理分析
• 3.2.2 仿真分析
• 3.2.3 实验分析
• 3.3 PWM调制方式
• 3.3.1 原理分析
• 3.3.2 仿真分析
• 3.3.3 实验分析
• 3.4 样机分析
• 3.4.1 控制方案选择
• 3.4.2 电路设计
• 3.4.3 实验结果
• 3.5 小结
• 第4章 串联谐振软开关推挽电路的变压器研究
• 4.1 变压器分析
• 4.1.1 变压器基础
• 4.1.2 变压器设计
• 4.2 串联谐振软开关推挽电路中的变压器
• 4.2.1 变压器的高变比问题
• 4.2.2 变压器的漏感问题
• 4.3 实验分析
• 4.3.1 不同材料的变压器的比较
• 4.3.2 不同体积的变压器的比较
• 4.3.3 变压器漏感对谐振电压的影响
• 4.4 小结
• 第5章 双变压器串联谐振软开关推挽电路研究
• 5.1 双变压器串联谐振软开关推挽电路的工作原理
• 5.2 双变压器串联谐振软开关推挽电路的仿真分析
• 5.3 双变压器电路与单变压器电路的比较分析
• 5.4 实验分析
• 5.4.1 软开关的实验验证
• 5.4.2 效率比较
• 5.5 小结
• 第6章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢