高功率密度磁集成数字电源研究

发布时间：2021-03-25 01:09

　　日前,高功率密度的开关电源在航空航天领域需求量日益增多,而开关电源的功率密度与可靠性决定着航天器的整体性能与任务效率。在实际应用中,多种变换器拓扑的输入电流为断续工作模式,导致输入功率呈现脉冲式变化。由于该类脉冲式功率波动对变换器的可靠稳定工作及输入电源的供电稳定会产生不利影响,因此在使用中需要插入额外的滤波器,进而导致电源系统整体体积和重量的增长。本文针对低电流纹波、高功率密度两个关键点,设计了新型磁集成隔离式/非隔离式DC/DC变换器,采用数字控制方式,并结合拓扑特性实现对高功率密度开关电源的非线性控制。针对存在输入电流断续特性的开关电源拓扑,本文采用磁集成技术,在不增加主功率器件体积与重量的前提下,设计了新型磁集成非隔离式变换器和新型磁集成隔离式变换器,两类变换器均具有低电流纹波和高功率密度的工作特性。该拓扑中的输出电感器由多磁路磁集成元件代替,以实现低电流纹波和高功率密度。该磁集成元件包括三个电感器:输入电感器、输出电感器以及辅助电感器。输入电感器和输出电感器的耦合有助于实现变换器输入电流连续特性,同时节省磁芯元件、提高系统功率密度;此外,额外增加的的辅助电感器和辅助电容器能够... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：84 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Superbuck变换器拓扑结构

通过使用耦合电感器的设计[13-16]在Superbuck 变换器的基础上进行改进，提出了耦合 Superbuck 变换器，如图1-2 所示。图 1-2 耦合 Superbuck 变换器拓扑结构

哈尔滨工业大学工程硕士学位论文扑中，通过电感器 LA和电感器 LB的耦合改变了变换加了绕组数目而电感器的磁环数量不变，在不增加变前提下，保留着 Superbuck 变换器的基本传输特性，的电流纹波大小。然而，电感器的耦合会使控制-输出 RHP 极点和零点，很难通过常规的求解方法计算出复平面的位置，变换器的动态特性变得更加复杂[17]。传统降压变换器的脉冲输入电流连续，并减少由额外变换器体积和重量的增加，基于输入/输出耦合电感的8]如图 1-3 中所示。


本文编号：3098741