软开关推挽正激变换器及其并联均衡策略研究

发布时间：2017-06-07 03:18

  本文关键词：软开关推挽正激变换器及其并联均衡策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：推挽正激变换器具有降低功率管电压尖峰、提高磁芯利用率等优点,在低压大电流场合得到广泛应用。但传统推挽正激变换器工作在硬开关模式下,仍存在功率管关断电压尖峰无法消除,电磁干扰严重等问题。在大功率场合中,采用多模块并联方法能有效降低单体变换器容量,提高系统可靠性。但若模块间参数不一致,易导致各模块承担功率不均,变换器易损坏。针对上述问题,本文在推挽正激变换器拓扑结构改进、并联均衡策略优化等方面进行了研究。为了克服传统推挽正激变换器存在的问题,提出一种新型零电压开关(ZVS)推挽正激变换器拓扑。通过研究推挽正激变换器工作模态,深入分析功率管关断电压尖峰产生过程,确定了引起功率管关断电压尖峰过高的原因。在此基础上,提出新型零电压开关(ZVS)推挽正激变换器拓扑,分析其工作模态,推导出实现零电压开关(ZVS)的条件。搭建SABER仿真电路,进行初步仿真验证。仿真结果表明,该新型拓扑能够实现零电压开关,消除了功率管关断电压尖峰以及开通电流尖峰,提高了升压能力,降低了输入电流脉动。采用新型ZVS推挽正激变换器拓扑并联运行实现大功率直流电能输出,为保证多单体并联输出能量均衡,提出了电池SOC均衡与变换器并联均流的混合控制策略。通过对新型ZVS推挽正激变换器拓扑进行小信号建模,求出控制对象的传递函数,并根据系统稳定性条件,设计均衡控制器。仿真结果验证了能量均衡控制策略的可行性以及均衡控制器设计的正确性。为了验证所提出的新型ZVS推挽正激变换器拓扑的优点及其并联均衡策略的有效性,建立了新型推挽正激变换器拓扑并联系统硬件测试平台。实验结果表明,新型ZVS推挽正激实现了零电压开关,消除了功率管关断电压尖峰,减少电磁干扰,提高了升压能力以及转换效率。多单体新型推挽正激变换器拓扑并联时,均流策略的引入,保证了系统输出电压精度及系统对均流精度及动态响应的要求。
【关键词】：DC-DC变换器 推挽正激 零电压开关 能量均衡 均流
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究的目的和意义10-11
• 1.2 DC-DC变换器拓扑的研究现状11-15
• 1.2.1 传统DC-DC变换器拓扑11-13
• 1.2.2 软开关技术在DC-DC变换器中的发展13-15
• 1.3 DC-DC变换器并联均流技术研究现状15-17
• 1.4 本文的主要研究内容17-19
• 第2章 新型ZVS推挽正激变换器拓扑研究19-38
• 2.1 传统推挽正激变换器分析19-25
• 2.1.1 传统推挽正激变换器工作模态分析20-23
• 2.1.2 传统推挽正激变换器环流分析23-24
• 2.1.3 主要参数对变换器的影响24-25
• 2.1.4 传统推挽正激变换器存在的问题25
• 2.2 新型ZVS推挽正激变换器拓扑研究25-31
• 2.2.1 新型推挽正激变换器工作模态分析25-30
• 2.2.2 零电压开关实现条件分析30-31
• 2.2.3 占空比丢失问题分析31
• 2.3 功率器件应力及谐振参数计算31-32
• 2.3.1 功率器件电压电流应力31
• 2.3.2 谐振网络参数计算31-32
• 2.4 新型ZVS推挽正激变换器仿真分析32-37
• 2.4.1 传统拓扑与新型拓扑仿真对比分析33-35
• 2.4.2 新型推拓扑在不同参数下仿真分析35-37
• 2.5 本章小结37-38
• 第3章 多单体并联能量均衡控制研究38-55
• 3.1 电池储能系统构架38-39
• 3.2 蓄电池荷电状态(SOC)估算39-44
• 3.2.1 蓄电池电动势E的估算39-42
• 3.2.2 蓄电池电动势E与SOC对应关系提取42-44
• 3.3 能量均衡控制策略44-51
• 3.3.1 新型ZVS推挽正激小信号建模45-47
• 3.3.2 蓄电池SOC均衡控制器设计47-49
• 3.3.3 均流控制器设计49-51
• 3.4 仿真结果分析51-54
• 3.4.1 两单体并联输出电流均衡仿真分析52-53
• 3.4.2 能量均衡混合控制仿真分析53-54
• 3.5 本章小结54-55
• 第4章 多单体并联系统设计55-68
• 4.1 系统的整体硬件构架55-56
• 4.2 新型ZVS推挽正激主电路设计56-61
• 4.2.1 高频变压器设计56-58
• 4.2.2 输入输出滤波器参数计算58-59
• 4.2.3 箝位电容的计算59
• 4.2.4 开关器件的选取59-60
• 4.2.5 谐振网络参数的选取60-61
• 4.3 驱动与采样控制电路设计61-64
• 4.3.1 隔离驱动电路设计61
• 4.3.2 电压电流采样与调理电路设计61-63
• 4.3.3 输入过流保护电路设计63-64
• 4.3.4 辅助电源设计64
• 4.4 系统软件设计64-67
• 4.4.1 DSP资源配置64-65
• 4.4.2 数字PI算法及实现65
• 4.4.3 DSP程序流程图65-67
• 4.5 本章小结67-68
• 第5章 并联系统实验研究68-79
• 5.1 单体 500W新型ZVS推挽正激变换器实验结果68-75
• 5.1.1 变换器的调试条件68
• 5.1.2 传统推挽正激与新型推挽正激实验结果对比分析68-71
• 5.1.3 新型推挽正激不同参数实验结果分析71-75
• 5.2 两子模块并联均流实验验证75-78
• 5.2.1 并联系统稳态均流效果分析75-76
• 5.2.2 并联系统暂态均流效果分析76-78
• 5.3 本章小结78-79
• 结论79-80
• 参考文献80-84
• 附录84-85
• 攻读学位期间发表的学术论文及其它成果85-87
• 致谢87

  本文关键词：软开关推挽正激变换器及其并联均衡策略研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：428088