考虑滤波电容ESR的本质安全型Buck-Boost变换器分析与设计

发布时间：2022-07-03 19:42

　　随着自动化程度在煤矿、石化等能源企业渗透率的不断增加,本质安全型电源在这些易燃、易爆环境下的监控、通讯、仪表和自动控制系统中应用越来越广泛。Buck-Boost变换器具有体积小、效率高、重量轻等优点,因此在煤矿、石化等易燃、易爆等危险环境中具有广阔的应用前景。与此同时,用户对本安电源的输出纹波电压精度、体积和效率等性能指标提出了新的要求,而滤波电容的设计与这些性能指标密切相关。电容容量选择过大会影响电源的本安性能,过小会导致输出纹波电压无法达到电气性能指标要求,而本质安全型开关变换器不仅要满足本安性能指标,同样要满足电气性能指标,因此选择合适的参数对电源的整体性能有重要影响。传统的本安电源设计方法均采用变换器的理想模型,但是Buck-Boost变换器在实际运行时受自身寄生参数的影响,本安性能和电气性能均会与理想模型存在一定误差。由于变换器输出纹波电压的数学模型与电容及电感的选型密切相关,而电容及电感的选型又会严重影响到变换器的输出短路放电能量,因此研究更为精确的输出纹波电压数学模型对本安电源的设计显得尤为重要。针对传统输出纹波电压分析方法不够精确的问题,提出了一种考虑滤波电容等效串联电... 

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 国内外研究现状和发展趋势
        1.2.1 变换器的本安性能研究
        1.2.2 本安变换器参数优化设计
    1.3 本文主要研究内容
第2章 Buck-Boost变换器的工作原理和本安特性
    2.1 考虑滤波电容ESR的 Buck-Boost变换器的工作原理
        2.1.1 稳态增益分析
        2.1.2 临界负载分析
    2.2 考虑滤波电容ESR的 Buck-Boost变换器本安性能
        2.2.1 内部本安性能分析
        2.2.2 输出本安性能分析
    2.3 本章小结
第3章 Buck-Boost变换器输出纹波电压精确建模
    3.1 Buck-Boost变换器输出纹波电压建模分析
        3.1.1 CCM-CISM输出纹波电压建模分析
        3.1.2 CCM-IISM输出纹波电压建模分析
        3.1.3 DCM输出纹波电压建模分析
    3.2 跳变电压与变换器各参数之间的关系
        3.2.1 CCM跳变电压与变换器各参数的关系
        3.2.2 DCM跳变电压与变换器各参数的关系
    3.3 实验验证
    3.4 本章小结
第4章 本质安全型Buck-Boost变换器分析与设计
    4.1 变换器最大峰值电感电流分析
        4.1.1 恒压下临界负载分析
        4.1.2 不同工作模式峰值电感电流分析
        4.1.3 最大峰值电感电流分析
    4.2 变换器最大输出纹波电压分析
        4.2.1 类型Ⅰ最大输出纹波电压分析
        4.2.2 类型Ⅱ最大输出纹波电压分析
        4.2.3 临界电容CK
    4.3 本质安全型Buck-Boost变换器参数的设计方法
        4.3.1 电感L的设计
        4.3.2 电容C的设计
    4.4 本章小结
第5章 实例及实验验证
    5.1 仿真验证
    5.2 实验验证
    5.3 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的科研成果
致谢



本文编号：3655526