当前位置:主页 > 科技论文 > 电气论文 >

辅助谐振软开关二次型Boost变换器

发布时间:2018-04-04 20:03

  本文选题:软开关 切入点:辅助谐振电路 出处:《郑州大学》2017年硕士论文


【摘要】:近年来,由于国家能源发展策略出现新变化,以风力发电、太阳能光伏发电为代表的新能源发电系统得到国家政策的大力支持,从装机容量方面来看,其投入力度已经达到世界领先水平。但随着新能源发电系统的高速发展和推广,其关键设备开关DC-DC变换器的要求也越来越高。因此本论文对于宽输入范围特点的高增益软开关DC-DC变换器展开系统地研究工作,可解决风力发电机、太阳能电池阵列等新能源供电装置提供的输入电压等级低、输入电压变化范围宽、新能源发电系统能量传输效率不稳定等问题,这具有重要研究意义。本论文介绍了高增益开关DC-DC变换器和软开关DC-DC变换器的研究现状,选取了几种常见的高增益开关DC-DC变换器结构和软开关DC-DC变换器结构,简要阐述了各类变换器结构的工作原理,并对比每类变换器的优缺点。经比较发现,二次型Boost变换器结构最符合新能源发电系统的应用设备要求。本论文深入分析了二次型Boost变换器结构,根据变换器中两个主电感能量变换状态的不同,将二次型Boost变换器分为CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM四种类型。本论文分别对每类二次型Boost变换器的工作原理、变换器工作特性和能量传递模式等方面进行了详细地理论研究。经研究发现,二次型Boost变换器能够提供高电压增益,拓宽输入电压范围,但存在开关损耗较高,电能变换率低等问题。为了解决二次型Boost变换器的上述问题并维持其优势,本论文设计并研究了一种新型辅助谐振软开关(Auxiliary Resonant Soft-Switching,ARSS)二次型Boost变换器,在基本二次型Boost变换器结构中设计了一个辅助谐振软开关电路结构。本论文细致地分析了ARSS二次型Boost变换器的电路结构和基本工作原理,介绍了该变换器在各开关模态的工作过程和主要工作波形,并对变换器开关管通断关系、输出特性、电压电流应力、软开关条件等进行了系统地理论研究。研究结果表明,ARSS二次型Boost器中主开关和辅助开关能够在零电压条件下实现软开关变换,提高电能变换效率,并且能够提供比传统的软开关二次型Boost变换器更高的电压增益,拥有更宽的输入电压范围。为了验证上述理论分析的正确性,本论文选取合适的电路元件及参数,在MATLAB/Simulink平台搭建了基本二次型Boost变换器和ARSS二次型Boost变换器地仿真电路模型,并设计了基于FPGA-EP4CE15F17C8的ARSS二次型Boost变换器实验样机,进行相应的仿真和实验,分析仿真和实验结果。最终,仿真结果和实验结果同上述地理论分析结论一致,验证了理论分析的正确性,也体现了本论文设计的ARSS二次型Boost变换器拥有一定的优越性和创新性,能够满足新能源发电系统对开关DC-DC变换器更高的应用设备要求。
[Abstract]:In recent years, due to the new changes in the national energy development strategy, the new energy generation system, represented by wind power generation and solar photovoltaic power generation, has been strongly supported by the national policy. From the point of view of installed capacity,Its investment has reached the world's leading level.However, with the rapid development and popularization of the new energy generation system, the requirements of switching DC-DC converter, the key equipment, are becoming higher and higher.Therefore, in this paper, the high gain soft-switching DC-DC converter with wide input range can be studied systematically, which can solve the problem of low input voltage level provided by new energy supply devices such as wind turbine, solar cell array and so on.It is of great significance to study such problems as wide range of input voltage and unstable energy transmission efficiency of new energy generation system.This paper introduces the research status of high gain switching DC-DC converters and soft switching DC-DC converters, selects several common high gain switching DC-DC converters and soft switching DC-DC converters, and briefly describes the working principles of all kinds of converters.The advantages and disadvantages of each kind of converter are compared.By comparison, it is found that the secondary Boost converter structure is the most suitable for the application equipment requirements of the new energy generation system.In this paper, the structure of the quadratic Boost converter is analyzed in depth. According to the difference of the energy conversion states of the two main inductors in the converter, the quadratic Boost converter is divided into four types: CCM-CCM, CCM-DCM, DCM-CCM and DCM-DCM.In this paper, the working principle, operating characteristics and energy transfer mode of each kind of quadratic Boost converter are studied in detail.It is found that the quadratic Boost converter can provide high voltage gain and widen the input voltage range, but there are some problems such as high switching loss and low power conversion rate.In order to solve the above problems of quadratic Boost converter and maintain its advantages, a new auxiliary resonant soft switching Resonant switching Boost converter is designed and studied in this paper.An auxiliary resonant soft switching circuit is designed in the basic quadratic Boost converter structure.In this paper, the circuit structure and basic working principle of ARSS secondary Boost converter are analyzed in detail. The working process and main working waveforms of the converter in each switching mode are introduced, and the switching relationship and output characteristics of the converter are also discussed.Voltage and current stress and soft switching conditions are studied systematically.The results show that the main switch and auxiliary switch can achieve soft switching at zero voltage, improve the efficiency of power conversion, and can provide higher voltage gain than the traditional soft-switching quadratic Boost converter.Has a wider input voltage range.In order to verify the correctness of the above theoretical analysis, this paper selects the appropriate circuit components and parameters, and builds the basic quadratic Boost converter and ARSS quadratic Boost converter simulation circuit model on the MATLAB/Simulink platform.An experimental prototype of ARSS quadratic Boost converter based on FPGA-EP4CE15F17C8 is designed, and the corresponding simulation and experiment are carried out, and the simulation and experimental results are analyzed.Finally, the simulation results and experimental results are consistent with the conclusions of the above theoretical analysis, which verify the correctness of the theoretical analysis, and also reflect the superiority and innovation of the ARSS quadratic Boost converter designed in this paper.Can meet the new energy generation system for switching DC-DC converter higher application equipment requirements.
【学位授予单位】:郑州大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM46

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 魏正红;一个向量二次型均值公式的应用[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1996年S1期

2 董祖引,周继东;二次型极值及其推广的几个结论[J];河海大学学报(自然科学版);2000年04期

3 王孝武 ,李斌;二次型加权阵的选择及最优调节器的设计[J];合肥工业大学学报(自然科学版);1988年01期

4 薛蓉华;;二次型性质的若干应用[J];福建工程学院学报;2011年03期

5 李安龙;王克勤;;二次型最优系统逆问题——频率条件、最优权阵构造和最优指标确界[J];海军工程学院学报;1983年04期

6 刘洪于;方洋旺;张平;高翔;刘万俊;;离散时间随机二次型和指数型微分对策控制[J];火力与指挥控制;2013年09期

7 李辉;二次型的条件正定与条件负定新判据[J];沈阳工业大学学报;2000年05期

8 李齐;;二次型指标最优设计中Q阵的仿真寻优及其在调速系统中的应用[J];电气传动;1982年06期

9 王晓峰,王广雄,王昕宇;二次型镇镇定和 H_∞ 扰动抑制[J];电机与控制学报;1998年04期

10 肖淑贤;含多个参数的实齐二次型的正定性[J];华中理工大学学报;1989年04期

相关会议论文 前9条

1 徐望宝;陈雪波;;仿坐标变换与广义二次型方法[A];第25届中国控制会议论文集(上册)[C];2006年

2 何广乾;林春哲;;任意二次型双曲面扁薄壳的基本解[A];第一届空间结构学术交流会论文集(第二卷)[C];1982年

3 杨铭泽;陈锦云;;软开关技术综述[A];中国电工技术学会电力电子学会第八届学术年会论文集[C];2002年

4 王京梅;兰中文;余忠;王豪才;;全桥结构中的无源、无损耗软开关技术[A];中国仪器仪表学会第五届青年学术会议论文集[C];2003年

5 张勇;马铁军;陈刚;杨思乾;刘金合;;拓扑参数对点焊逆变电源软开关的影响[A];陕西省焊接学术会议论文集[C];2006年

6 赵智江;段红海;李力;武佩轩;;大容量谐振软开关弧焊逆变电源的设计[A];第六届21世纪中国焊接技术研讨会暨第四届计算机在焊接中的应用交流会论文专刊[C];2004年

7 王慧贞;童永胜;严仰光;;250VA 400Hz软开关逆变电源研制[A];第二届全国特种电源与元器件年会论文集[C];2002年

8 赵鹏;李昶志;杨明皓;;软开关技术在BUCK电路中的应用[A];中国农业工程学会电气信息与自动化专业委员会、中国电机工程学会农村电气化分会科技与教育专委会2010年学术年会论文摘要[C];2010年

9 舒欣梅;张代润;;ZVT PWM软开关功率变换器的改进及仿真分析[A];展望新世纪——’02学术年会论文集[C];2002年

相关博士学位论文 前7条

1 沈启庆;可由一类二次型表示的素数的密度[D];南京大学;2013年

2 胡立群;变量为二次型的除数函数和自守L函数傅里叶系数均值问题[D];山东大学;2016年

3 张聪;混合动力汽车实时能量优化管理策略研究[D];天津大学;2015年

4 杨平;二次型Boost变换器研究[D];西南交通大学;2013年

5 刘进;高斯过程二次型及其应用[D];清华大学;2013年

6 唐春森;非接触电能传输系统软开关工作点研究及应用[D];重庆大学;2009年

7 陈刚;软开关双向DC-DC变换器的研究[D];浙江大学;2001年

相关硕士学位论文 前10条

1 李想;辅助谐振软开关二次型Boost变换器[D];郑州大学;2017年

2 李坤鹏;开关电感二次型Boost变换器研究[D];北京信息科技大学;2016年

3 巫旺;二次型DC-DC变换器的单周控制研究[D];西南交通大学;2016年

4 杨非易;分片线性和二次型Ev-SVM的几何刻画[D];哈尔滨工业大学;2016年

5 王蕊;改进型二次型DC/DC变换器的研究[D];重庆大学;2016年

6 贺海丽;基于SVM的风机系统二次型优化跟踪控制[D];北京交通大学;2017年

7 张建丰;高效率高升压增益二次型DC-DC变换器研究[D];西南交通大学;2017年

8 胡俊美;二元二次型理论的发展演化[D];河北师范大学;2006年

9 董政;二次型Boost PFC变换器研究[D];西南交通大学;2013年

10 皮庆华;小区间上的Borwein-choi猜想[D];山东大学;2008年



本文编号:1711472

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/1711472.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户fd3eb***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com