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磁集成有源钳位正激变换器的研究

发布时间:2018-05-14 06:02

  本文选题:磁集成技术 + 有源钳位 ; 参考:《哈尔滨工业大学》2014年硕士论文


【摘要】:轻量化、小体积、高效率的开关电源是未来电子市场的发展方向。研发人员发现只局限于对电路拓扑、控制策略以及更优化的开关器件等的研究已经不能满足开关电源的发展需要。由于磁性器件的体积几乎占变换器总体积的1/3,因此对变换器中磁性元件进行研究是非常有意义的。 对磁性元件变压器与电感,提出三种集成方式,并对集成磁性元件减小电流纹波的原理进行阐述。详细分析了引入集成磁性元件后,有源钳位正激变换器的工作过程以及输出电感实现零电流脉动的条件。仿真分析了改变集成磁性元件的磁阻,输出电流脉动的变化趋势。 基于磁导-电容类比的建模方法建立了集成磁性元件的仿真模型,该仿真模型中加入了铁芯非线性的特性,并通过仿真结果说明了仿真模型的有效性。对磁集成有源钳位正激变换器进行了仿真,仿真结果表明,本文所设计的集成磁性元件可以减小输出电流脉动。同时,给出了集成磁性元件在不同磁阻设计条件下,输出电流脉动的不同结果。 建立了磁集成变换器的小信号模型,MATLAB仿真的结果表明,引入集成磁性元件后,变换器的稳态性得到提高。推导了磁集成变换器的动态等效电感,,理论分析表明,在输出电流变化比较激烈的条件下,变换器的动态性能也会有所改善。同时,本文变换器闭环系统所用的补偿参数可以使系统稳定。 论文最后分别设计了两台95V-105V输入,3.3V/15A输出的采用分立磁性元件和集成磁性元件的有源钳位正激变换器,并对主拓扑波形、输出电流脉动波形、输出电压纹波、效率曲线进行测试与对比分析。结果表明集成磁性元件的引入较分立磁性元件,能更好地减小磁性元件的体积,也能够减小输出电感电流的脉动。
[Abstract]:Light quantization, small volume, high efficiency switching power supply is the development direction of the future electronic market. Researchers have found that the research on the circuit topology, control strategy and more optimized switch devices can not meet the needs of the development of switching power supply. It is very meaningful to study the magnetic components in the converter.
Three integration modes for magnetic component transformers and inductors are put forward, and the principle of reducing current ripple by integrated magnetic elements is expounded. The working process of active clamp forward converter and the conditions of zero current pulsation with the output inductor after the introduction of integrated magnetic components are analyzed in detail. The change trend of the magnetoresistance and the output current pulsation.
Based on the modeling method of magnetic conductivity capacitance analogy, the simulation model of the integrated magnetic element is established. The simulation model is added to the nonlinear characteristics of the iron core, and the effectiveness of the simulation model is illustrated by the simulation results. The simulation results show that the integrated magnetic element designed in this paper is the integrated magnetic element designed in this paper. The output current ripple is reduced, and the output current ripple results of integrated magnetic elements under different reluctance design conditions are given.
The small signal model of the magnetic integrated converter is established. The results of MATLAB simulation show that the steady state of the converter is improved after the introduction of the integrated magnetic element. The dynamic equivalent inductance of the magnetic integrated converter is deduced. The theoretical analysis shows that the dynamic performance of the converter will be improved at the same time when the output current is more intense. In this paper, the compensation parameters used in the closed loop system of the converter can make the system stable.
At the end of the paper, two 95V-105V input, 3.3V/15A output active clamp forward converter using discrete magnetic element and integrated magnetic element are designed, and the main topology waveform, output current ripple, output voltage ripple and efficiency curve are tested and analyzed. The results show that the integrated magnetic element is more discrete. The element can reduce the volume of the magnetic element and reduce the pulsation of the output inductance current.

【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】:2014
【分类号】:TM46

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本文编号:1886632

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