高效率高功率密度变换器的拓扑研究
发布时间：2023-06-03 12:31
高功率密度和高效率是开关电源永恒的追求。为了在高频下追求更高的效率,实现功率器件的软开关是一种必要的手段。目前实现软开关的主流拓扑多为移相类拓扑和谐振类拓扑。然而,移相全桥拓扑滞后臂的软开关难以实现;更高频率对更大励磁电流的需求限制了LLC谐振拓扑的高频效率;传统的两级LLC谐振拓扑无法实现全部功率器件的软开关。针对上述问题,本文根据不同的应用需求,利用共用桥臂技术,提出了五种新型拓扑结构,并对这些拓扑的工作原理及相关特性进行了分析和研究。之后通过搭建样机,对这五种拓扑的特性进行实验验证。实验结果显示,这五种拓扑的效率和开关频率相对同类拓扑均有很大的提高。主要创新成果如下:(1)为解决移相全桥拓扑滞后臂软开关难以实现的问题,提出了全由超前臂组成的移相三桥拓扑结构。通过共用桥臂,组成三个全桥结构的所有三个桥臂均可同时作为超前臂和滞后臂工作。因此,其原边所有开关管均能在全负载范围内快速地实现软开关。样机测试结果显示:移相三桥变换器的开关频率为300kHz,在不使用同步整流的情况下峰值效率为90.4%,同条件下相比同类拓扑提高了3%以上。(2)为拓宽移相三桥拓扑的调压范围,提出了适用于不同调...
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 高效高功率密度开关变换器
1.1.2 不同应用条件下高频高功率密度变换器的需求
1.1.3 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.2.1 移相类变换器的研究现状
1.2.2 谐振LLC变换器的研究现状
1.3 选题意义及研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 全超前臂构建的移相三桥变换器
2.1 移相三桥拓扑的工作原理
2.1.1 移相三桥拓扑的原理图
2.1.2 移相三桥拓扑的工作模态分析
2.2 移相三桥拓扑的特性分析
2.2.1 移相三桥变换器的增益推导
2.2.2 移相三桥变换器的调压方法研究
2.2.3 移相三桥变换器的死区时间研究
2.2.4 移相三桥变换器的软开关边界条件
2.2.5 移相三桥变换器的鲁棒性分析
2.2.6 移相三桥拓扑的功率密度分析
2.3 移相三桥变换器的实验验证
2.3.1 移相三桥变换器的样机设计
2.3.2 移相三桥变换器的特性验证
2.4 本章小结
第3章 宽调压范围的移相双桥和移相单桥变换器
3.1 移相双桥变换器
3.1.1 移相双桥拓扑的工作原理
3.1.2 移相双桥拓扑的特性分析
3.1.3 移相双桥变换器的实验验证
3.2 移相单桥变换器
3.2.1 移相单桥拓扑的工作原理
3.2.2 移相单桥拓扑的特性分析
3.2.3 移相单桥变换器的实验验证
3.3 本章小结
第4章 全功率器件软开关且零环流的移相三桥软开关变换器
4.1 移相三桥软开关拓扑的工作原理
4.1.1 移相三桥软开关拓扑的原理图
4.1.2 移相三桥软开关拓扑的工作模态分析
4.2 移相三桥软开关拓扑的特性分析
4.2.1 移相三桥软开关拓扑的增益推导
4.2.2 移相三桥软开关拓扑的软开关边界条件
4.2.3 移相三桥软开关拓扑的环流与功率密度
4.3 基于on-off控制的移相三桥软开关变换器的控制方法研究
4.4 移相三桥软开关变换器的实验验证
4.4.1 移相三桥软开关变换器的样机设计
4.4.2 移相三桥软开关变换器的特性验证
4.5 本章小结
第5章 宽调压范围全软开关的软开关升降压谐振LLC两级变换器
5.1 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的工作原理
5.1.1 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的原理图
5.1.2 软开关升降压谐振LLC两级变换器的工作模态分析
5.2 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的特性研究
5.2.1 软开关升降压谐振LLC两级变换器的基本控制参数
5.2.2 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的增益推导
5.2.3 软开关升降压谐振LLC两级变换器的软开关边界条件
5.2.4 软开关升降压谐振LLC两级变换器中共用桥臂的优势分析
5.3 软开关升降压谐振LLC两级变换器的控制方法研究
5.3.1 基于PID/LUT的环路控制方法
5.3.2 基于遗传算法的控制参数优化
5.4 软开关升降压谐振LLC两级变换器的高频震荡研究
5.4.1 LLC谐振回路的寄生参数研究
5.4.2 两级主功率回路的高频震荡研究
5.5 软开关升降压谐振LLC两级变换器的实验验证
5.5.1 软开关升降压谐振LLC两级变换器的样机设计
5.5.2 软开关升降压谐振LLC两级变换器的特性验证
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3829341
【文章页数】：109 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景
1.1.1 高效高功率密度开关变换器
1.1.2 不同应用条件下高频高功率密度变换器的需求
1.1.3 问题的提出
1.2 国内外研究现状
1.2.1 移相类变换器的研究现状
1.2.2 谐振LLC变换器的研究现状
1.3 选题意义及研究内容
1.4 论文组织结构
第2章 全超前臂构建的移相三桥变换器
2.1 移相三桥拓扑的工作原理
2.1.1 移相三桥拓扑的原理图
2.1.2 移相三桥拓扑的工作模态分析
2.2 移相三桥拓扑的特性分析
2.2.1 移相三桥变换器的增益推导
2.2.2 移相三桥变换器的调压方法研究
2.2.3 移相三桥变换器的死区时间研究
2.2.4 移相三桥变换器的软开关边界条件
2.2.5 移相三桥变换器的鲁棒性分析
2.2.6 移相三桥拓扑的功率密度分析
2.3 移相三桥变换器的实验验证
2.3.1 移相三桥变换器的样机设计
2.3.2 移相三桥变换器的特性验证
2.4 本章小结
第3章 宽调压范围的移相双桥和移相单桥变换器
3.1 移相双桥变换器
3.1.1 移相双桥拓扑的工作原理
3.1.2 移相双桥拓扑的特性分析
3.1.3 移相双桥变换器的实验验证
3.2 移相单桥变换器
3.2.1 移相单桥拓扑的工作原理
3.2.2 移相单桥拓扑的特性分析
3.2.3 移相单桥变换器的实验验证
3.3 本章小结
第4章 全功率器件软开关且零环流的移相三桥软开关变换器
4.1 移相三桥软开关拓扑的工作原理
4.1.1 移相三桥软开关拓扑的原理图
4.1.2 移相三桥软开关拓扑的工作模态分析
4.2 移相三桥软开关拓扑的特性分析
4.2.1 移相三桥软开关拓扑的增益推导
4.2.2 移相三桥软开关拓扑的软开关边界条件
4.2.3 移相三桥软开关拓扑的环流与功率密度
4.3 基于on-off控制的移相三桥软开关变换器的控制方法研究
4.4 移相三桥软开关变换器的实验验证
4.4.1 移相三桥软开关变换器的样机设计
4.4.2 移相三桥软开关变换器的特性验证
4.5 本章小结
第5章 宽调压范围全软开关的软开关升降压谐振LLC两级变换器
5.1 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的工作原理
5.1.1 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的原理图
5.1.2 软开关升降压谐振LLC两级变换器的工作模态分析
5.2 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的特性研究
5.2.1 软开关升降压谐振LLC两级变换器的基本控制参数
5.2.2 软开关升降压谐振LLC两级拓扑的增益推导
5.2.3 软开关升降压谐振LLC两级变换器的软开关边界条件
5.2.4 软开关升降压谐振LLC两级变换器中共用桥臂的优势分析
5.3 软开关升降压谐振LLC两级变换器的控制方法研究
5.3.1 基于PID/LUT的环路控制方法
5.3.2 基于遗传算法的控制参数优化
5.4 软开关升降压谐振LLC两级变换器的高频震荡研究
5.4.1 LLC谐振回路的寄生参数研究
5.4.2 两级主功率回路的高频震荡研究
5.5 软开关升降压谐振LLC两级变换器的实验验证
5.5.1 软开关升降压谐振LLC两级变换器的样机设计
5.5.2 软开关升降压谐振LLC两级变换器的特性验证
5.6 本章小结
第6章 总结与展望
6.1 本文工作总结
6.2 未来工作展望
致谢
参考文献
攻读博士学位期间取得的成果
本文编号：3829341
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/dianlidianqilunwen/3829341.html
