软开关直流电源控制技术研究

发布时间：2020-06-03 01:58

【摘要】：现代社会生活水平的提高及科学技术的日益进步,使得各种用电设备对开关电源的性能提出了越来越高的要求。为了满足人们对开关电源的使用需求,更高的开关频率、更小的电源体积、更精确的数字控制是开关电源未来的发展方向。但是开关频率的提高也带来一些亟待解决的问题,由以往的经验可知,开关频率的大小与系统开关损耗成正比,与系统的转换效率成反比。软开关技术的出现,解决了因提高开关频率带来的一系列问题,而且在工程上得到广泛的应用。本文首先分析了多种移相全桥软开关直流变换器的拓扑结构,总结出每种拓扑结构的优缺点,然后选定滞后桥臂串联二极管的主拓扑结构作为本文的研究对象,并针对该结构进行具体分析研究。由于副边整流二极管上存在着寄生电容,所以副边电压的波形容易发生振荡,本文对振荡原因进行分析说明,采用添加辅助电路的方法来抑制副边振荡。针对变换器在轻载时超前桥臂开关管实现ZVS效果不佳的现象,提出了在超前桥臂增加辅助电流源的改进措施,设计辅助电路并分析ZVS范围增大的原理,并进行仿真验证。然后,根据小信号分析法建立主电路的数学模型,采用电压外环电流内环的控制结构,并给出具体的设计过程。由于传统的PI控制器不具备在线整定的功能,同时在负载切换的复杂工况下应对能力不佳,而且数字控制存在延迟等缺点,使得控制作用会存在一个采样周期的延迟,针对上述问题本文提出将预测控制技术与模糊PI控制相结合的预测模糊PI控制的控制策略,并给出其设计方法。在相同工况下对传统PI控制和预测模糊PI控制这两种控制策略分别进行仿真,仿真结果说明预测模糊PI控制对切换负载的复杂工况的应对能力较好,更能满足系统要求。最后设计了以STM32F407为核心的控制系统,基于搭建的实验平台,对仿真波形进行验证,证明了理论与实际的一致性。
【图文】：

图 1.1 软开关变换器的发展阶段开关电源的软开关技术中，一般采用在开关管的两端串联或者并等元件，通过产生谐振和钳位作用，使得开关管的电压或者电流损耗的目的[10]。

（a）开通过程 （b）关断过程图 1.2 硬开关中开通和关断过程中电压电流波形示意图上图 1.2 是硬开关中开通和关断过程中电压电流波形示意图，，根据电力电子，开关管的开通损耗和关断损耗分别如下式所示：ontW u idt
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN86

【参考文献】

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本文编号：2694114