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高频谐振软开关变换器的研究与设计

发布时间:2018-11-02 14:45
【摘要】:现代电力电子技术朝着高频化、模块化、数字化的方向发展,高频化u可以减小滤波器的参数,降低变压器的体积,同时也使开关损耗增大,电路效率大幅降低。高频谐振软开关变换器解决了开关损耗和开关噪声的问题,但它通常是一个强非线性系统,其谐振过程分析和电路参数设计非常繁琐,所以对高频谐振软开关变换器的精确数学模型的研究越来越迫切。本文结合某公司高压直流电源的研发,着重研究串联谐振变换器的时域建模法和控制技术。主要内容包括以下几个方面:在分析了国内外的高频谐振软开关变换器的常用拓扑和控制方法的基础上,选用串联谐振变换器作为主电路拓扑。利用谐振电流通过二极管续流或者断续时开通和关断IGBT,实现零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS)。高频高压变压器是串联谐振变换器的重要组件,分析高频高压变压器的等效模型,并对变压器的漏感和分布电容进行研究,分析它们对电路拓扑的影响和抑制方法,提供一种漏感和分布电容的测量方法。串联谐振变换器具有不同的工作模式,分析开关频率大于谐振频率的工作模式和谐振过程,推导建立不同谐振子周期的数学描述方程并进行仿真验证,研究开关频率的变化对输出电压的影响,绘制谐振电流和谐振电容电压的稳态轨迹。分析开关频率小于谐振频率的工作模式,比较分析不同品质因数Q对谐振电流续流的影响。基于时域模型分析谐振参数设计方法和变频调控技术,编写控制算法,搭建实验平台,结合硬件进行调试和实验验证。实验结果与理论分析一致。
[Abstract]:Modern power electronics technology is developing towards high frequency, modularization and digitization. High frequency u can reduce the parameters of filter, reduce the volume of transformer, increase the switching loss and reduce the circuit efficiency. High frequency resonant soft switching converter solves the problem of switching loss and switching noise, but it is usually a strong nonlinear system, and its resonant process analysis and circuit parameter design are very complicated. Therefore, it is more and more urgent to study the precise mathematical model of high frequency resonant soft switching converter. In this paper, the time domain modeling method and control technology of series resonant converter are studied in combination with the research and development of HVDC power supply in a company. The main contents are as follows: on the basis of analyzing the common topologies and control methods of high frequency resonant soft switching converters at home and abroad, series resonant converters are selected as the main circuit topology. Realization of Zero-Voltage turn-on (ZVS) and Zero-Current turn-off (ZCS). Using resonant current through Diode continuous current or on and off IGBT, High frequency high voltage transformer is an important component of series resonant converter. The equivalent model of high frequency high voltage transformer is analyzed. The leakage inductance and distributed capacitance of transformer are studied, and their influence on circuit topology and suppression method are analyzed. A method for measuring leakage inductance and distributed capacitance is provided. The series resonant converter has different working modes. The operating mode and the resonant process of the switching frequency greater than the resonant frequency are analyzed, and the mathematical description equations of different harmonic oscillator periods are derived and verified by simulation. The influence of switching frequency on output voltage is studied, and the steady state trajectory of resonant current and resonant capacitor voltage is plotted. The operation mode of switching frequency less than the resonant frequency is analyzed, and the influence of different quality factors Q on the resonant current continuation is compared and analyzed. Based on the time-domain model, the resonant parameter design method and frequency conversion control technology are analyzed, the control algorithm is compiled, the experimental platform is built, and the hardware is used to debug and verify the experiment. The experimental results are consistent with the theoretical analysis.
【学位授予单位】:西安理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TM46

【参考文献】

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本文编号:2306104

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