具有辅助网络的ZVS交错并联正激升压变换器研究

发布时间：2017-11-02 21:08

  本文关键词：具有辅助网络的ZVS交错并联正激升压变换器研究

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【摘要】：本文针对传统正激式变换器拓扑结构存在的软开关不易实现、功率管端电压有振荡和过冲等典型缺陷进行了理论分析,在此基础上研究了改进措施,以提升其整体性能。本文提出的具有辅助网络的ZVS交错并联正激升压变换器,采用三绕组变压器,在变压器一次侧采用交错并联结构以减小输出电压纹波,并提高电能传输的效率;加入带有LC辅助支路的有源钳位网络,以提供充足的能量辅助主功率管实现ZVS软开关,同时吸收变压器的端电压尖峰,降低主功率管的电压应力;变压器二次侧采用改进型倍流整流电路,提高电路的对称性,降低滤波电感的体积;输出侧中心抽头滤波电感能够有效辅助整流二极管实现自然换流从而消除反向恢复所引起的电压尖峰。对改进型正激升压电路的工作模态进行了详细分析,并在此基础上进一步探讨了为实现软开关,电容、电感、相关模态持续时间等需要满足的必要条件。对系统进行适当的变换后得到了等效的简化模型,分析此模型开关状态后进一步建立了离散时间映射模型,采用迭代算法,利用MATLAB工具仿真,进行混沌分析,观察分岔图中混沌现象产生的临界点以指导稳定系统的参数选择。改进型变换器的控制电路以TMS320F2812 DSP芯片为控制核心,完成PWM驱动信号发生、系统PI闭环控制以及功率保护等关键功能。本文详细论述了与此相匹配的驱动电路、保护电路、闭环控制电路的硬件设计方案以及软件设计思想和流程图。运用PSpice仿真软件对主电路仿真分析,初步验证理论分析以及参数设计的合理性。最终制作了一台48V/5A的实验样机并进行调试,测取了主要电量的波形以及关键技术指标。实验结果表明,改进型变换器能够实现较为理想的ZVS软开关,变压器端电压振荡与过冲都得到了有效的抑制;副边电路整流二极管能够实现自然换流,消除了电压尖峰;变换器实测各项性能指标均与设计预期相符。这验证了具有辅助网络的ZVS交错并联正激升压变换器达到了其改进的目标,整体性能得到了提升。
【关键词】：正激变换器 有源钳位 软开关 混沌分析
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-16
• 1.1 课题来源及背景8-9
• 1.2 课题研究目的与意义9
• 1.3 正激变换器国内外研究现状9-14
• 1.4 课题主要研究内容14-16
• 第2章 改进型正激升压变换器工作原理分析16-29
• 2.1 引言16
• 2.2 改进型正激升压变换器拓扑结构的确定16-18
• 2.3 改进型变换器工作模态分析18-25
• 2.4 主功率开关管软开关实现条件分析25-26
• 2.4.1 滞后管软开关实现条件25
• 2.4.2 超前管软开关实现条件25-26
• 2.5 改进型正激变换器改进措施分析26-28
• 2.5.1 有源钳位网络以及LC辅助支路特点分析26-27
• 2.5.2 副边整流电路和带有中心抽头的滤波电感特点分析27
• 2.5.3 交错并联结构特点分析27
• 2.5.4 斩波控制策略分析27-28
• 2.6 本章小结28-29
• 第3章 改进型正激变换器主电路设计29-39
• 3.1 引言29
• 3.2 改进型变换器系统整体结构设计29
• 3.3 改进型变换器主电路设计29-38
• 3.3.1 功率开关管和二极管的选型30-31
• 3.3.2 高频变压器设计31-34
• 3.3.3 中心抽头滤波电感与滤波电容设计34-36
• 3.3.4 LC辅助电路参数设计36-38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 改进型正激变换器控制系统设计39-48
• 4.1 引言39
• 4.2 控制电路硬件设计39-42
• 4.2.1 驱动电路设计39-40
• 4.2.2 保护电路设计40-42
• 4.3 软件设计与闭环控制42-47
• 4.3.1 PWM信号发生原理42-45
• 4.3.2 PI闭环控制设计45-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第5章 改进型正激变换器混沌分析与仿真48-61
• 5.1 引言48-49
• 5.2 分岔理论与混沌分析方法49-51
• 5.2.1 常用的混沌分析方法49-50
• 5.2.2 分岔理论简介50-51
• 5.3 改进型变换器的离散时间映射模型的建立51-54
• 5.4 基于分岔图的改进型变换器的混沌分析与仿真54-60
• 5.4.1 闭环控制环节比例系数分析54-55
• 5.4.2 主电路关键参数分析55-59
• 5.4.3 混沌分析仿真结果总结59-60
• 5.5 本章小结60-61
• 第6章 仿真分析与实验验证61-71
• 6.1 引言61
• 6.2 改进型正激变换器的PSpice仿真分析61-64
• 6.3 改进型正激变换器的实测波形分析64-67
• 6.4 改进型正激变换器性能指标测试67-70
• 6.4.1 电压调整率测试67-68
• 6.4.2 负载调整率测试68
• 6.4.3 电压纹波测试68-69
• 6.4.4 变换器效率测试69-70
• 6.5 本章小结70-71
• 结论71-72
• 参考文献72-76
• 攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果76-78
• 致谢78

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本文编号：1133163