高频高变比双向DC/DC谐振变换器研究

发布时间：2022-01-19 08:10

　　近年来在新能源汽车和数据中心服务器等领域,小型化高效率的双向直流-直流（DC-DC）变换器获得广泛关注。同时高频化作为提升开关电源功率密度的有效手段逐渐成为现阶段的研究热点。本文基于基本耦合电感型变换器,提出一种新型具有谐振网络的高频高变比双向DC-DC谐振变换器。所提结构在传统拓扑的基础上引入谐振环节,合理利用耦合电感的漏感参与谐振过程,不仅可达到10倍的电压传输比,而且可实现开关管的零电压（ZVS）开通和零电流（ZCS）关断,大大减少开关损耗,提升系统效率。本文对所提变换器进行拓扑分析和参数设计,并与相似拓扑结构进行比较分析。为验证理论分析的准确性,利用PSIM仿真软件对变换器升降压原理进行验证。为了进一步提升系统的功率密度,本文提出一种耦合电感的优化设计方法。结合拓扑结构和特点,平面耦合电感采用一种新型变宽度交错排列绕组结构,该结构可有效降低其交直流阻抗和等效电容。根据提出的绕组结构建立了平面变压器的集总电路模型,系统性地建立每层绕组、磁芯、绝缘层、气隙等结构的等效模型,通过损耗分析,比较得出最优的平面变压器结构。为获得更好地动态性能,采用状态空间平均法对系统进行小信号扰动分析,... 

【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】：83 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题来源及研究的背景和意义
    1.2 本课题的国内外研究现状
        1.2.1 双向直流变换器研究现状及分析
        1.2.2 高变比软开关谐振变换器研究现状
        1.2.3 高频开关器件及驱动技术发展现状
        1.2.4 平面变压器的研究现状及分析
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 双向耦合电感型高变比变换器理论分析
    2.1 引言
    2.2 基本耦合电感型高变比变换器理论分析
    2.3 新型耦合电感型高增益谐振变换器模态分析
    2.4 新型耦合电感型高增益谐振变换器参数设计
    2.5 本章小结
第3章 高频平面变压器设计方法
    3.1 引言
    3.2 平面变压器基本设计流程
    3.3 变宽度绕组结构理论分析
    3.4 平面变压器建模分析
    3.5 本章小结
第4章 高频双向谐振变换器系统建模及控制方案研究
    4.1 引言
    4.2 升压模式下系统的小信号建模分析
    4.3 降压模式下系统的小信号建模分析
    4.4 系统补偿策略
    4.5 本章小结
第5章 样机设计与实验结果分析
    5.1 整体结构设计
    5.2 满载实验结果分析
    5.3 软开关特性分析及变负载实验结果
    5.4 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车48 V系统的节能效果、应用成本与实施策略[J]. 史天泽,赵福全,郝瀚,刘宗巍.  汽车技术. 2018(07)
[2]“十三五”我国纯电动汽车战略规划分析[J]. 于保军,于文函,孙伦杰,司苏美.  汽车工业研究. 2018(02)
[3]GaN器件高频精确测试及开关特性对比研究[J]. 唐清,李艳,赵方玮,郑琼林.  电力电子技术. 2017(12)
[4]GaN功率开关器件驱动技术的研究与发展[J]. 张弘,郑介鑫,郭建平.  电力电子技术. 2017(08)
[5]一种软开关的交错并联Buck/Boost双向DC/DC变换器[J]. 朱润卿,刘军,徐波.  通信电源技术. 2016(05)
[6]开关电源技术发展综述[J]. 张纯亚,何林,章治国.  微电子学. 2016(02)
[7]新能源直流微网的控制架构与层次划分[J]. 李武华,顾云杰,王宇翔,向鑫,何湘宁.  电力系统自动化. 2015(09)
[8]隔离式双向全桥DC-DC变换器的功率控制特性比较与分析[J]. 武琳,刘志刚,洪祥.  电工技术学报. 2013(10)

硕士论文
[1]基于GaN器件的高频DC/DC变换器研究[D]. 王媛媛.哈尔滨工业大学 2018
[2]高增益隔离型双向DC-DC变换器及控制策略研究[D]. 严小东.重庆大学 2017
[3]基于氮化镓晶体管的高频车载DC-DC变换器的研究[D]. 向俊霖.南京航空航天大学 2017
[4]隔离型双向全桥DC-DC变换器研究[D]. 谷泓杰.浙江大学 2016



本文编号：3596516