低压大功率同步整流电源研究与设计
发布时间：2022-09-30 18:20
低压大功率开关电源由于其低压大电流的特点,在重工业领域中有着广泛的应用和研究。随着节能环保的时代需求与日俱增,大功率开关电源正朝着高频率、高效率、高可靠性、高功率密度和标准化、模块化、智能化、电磁兼容化的“四高”、“四化”方向发展,如何降低大功率开关电源的损耗,提高电源效率成为了现代开关电源的热门研究主题。本文以低压大功率同步整流电源为研究对象,对开关电源拓扑结构及同步整流相关技术做了讨论,研究了如何降低大功率开关电源损耗、提高效率以及实现数字化控制。针对同步整流MOS管结电容引起的电压振荡问题,提出了一种新型的同步整流有源钳位电路,并设计了应用这一新型有源钳位电路的数字控制同步整流开关电源。本文在12V/1000A的输出条件下对所设计的电源进行了硬件结构设计和仿真分析。硬件结构设计从功率电路和信号电路这两部分出发,详细介绍了电源的输入整流滤波电路、全桥逆变电路、变压器、全波同步整流电路、输出滤波电路、驱动电路、采样电路、控制电路及辅助电源电路的设计。在同步整流的驱动方法上,采用了基于初级控制信号与次级检测信号的数字控制外驱动技术。为了验证所提出的驱动方法的正确性以及有源钳位电路的效果...
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 开关电源技术发展
1.2.1 DC/DC变换器
1.2.2 同步整流技术
1.2.3 软开关技术
1.2.4 数字控制技术
1.3 国内外研究现状
1.4 本文研究内容及结构
第二章 低压大功率同步整流电源的原理分析
2.1 低压大功率同步整流电源主电路拓扑
2.1.1 隔离型直流变换器逆变电路拓扑
2.1.2 隔离型直流变换器整流电路拓扑
2.1.3 全波同步整流钳位电路
2.1.4 低压大功率同步整流电源主电路结构
2.2 变换器控制策略
2.2.1 全桥变换器PWM控制策略选择
2.2.1.1 两只斜对角开关管同时关断的控制策略
2.2.1.1 两只斜对角开关管错开关断的控制策略
2.2.2 全波同步整流与有源钳位驱动技术
2.2.2.1 自驱动同步整流技术
2.2.2.2 外驱动同步整流技术
2.3 加入有源钳位的低压大功率同步整流变换器工作原理
2.4 低压大功率同步整流变换器关键技术问题
2.4.1 全桥逆变电路零电压的实现
2.4.2 全波同步整流电路换流问题
2.4.3 同步整流MOS管并联均流及实现
2.5 本章小结
第三章 低压大功率同步整流电源硬件设计
3.1 电源系统总体结构
3.2 功率电路设计
3.2.1 输入整流滤波电路设计
3.2.2 变压器设计
3.2.3 全桥逆变电路设计
3.2.4 全波整流电路设计
3.2.5 输出滤波电路设计
3.2.6 有源钳位电路设计
3.3 信号电路设计
3.3.1 控制电路
3.3.2 驱动电路
3.3.3 电压电流检测电路
3.3.4 过流保护电路
3.3.5 有源钳位电压检测电路
3.3.6 辅助电源
3.4 本章小结
第四章 低压大功率同步整流电源仿真与实验
4.1 仿真系统搭建
4.1.1 全桥逆变模块搭建
4.1.2 同步整流模块搭建
4.1.3 有源钳位模块搭建
4.1.4 控制信号产生模块搭建
4.2 开环仿真分析
4.2.1 控制电路波形分析
4.2.2 全桥电路仿真分析
4.2.3 有源钳位电路仿真分析
4.2.4 同步整流电路仿真分析
4.2.5 变压器电压电流波形仿真分析
4.2.6 输出电压电流波形分析
4.3 闭环仿真分析
4.3.1 小信号模型建立
4.3.2 系统闭环控制器设计
4.3.3 闭环输出电压电流仿真分析
4.4 低压大功率同步整流电源实验平台搭建
4.4.1 辅助电源波形分析
4.4.2 全桥电路控制波形分析
4.4.3 同步整流控制信号波形分析
4.4.4 副边绕组电压波形分析
4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于M57962AL芯片的大功率IGBT驱动与保护设计[J]. 陈骞,陆翌,虞海泓,黄晓明. 电力电子技术. 2016(07)
[2]功率MOSFET并联均流仿真分析[J]. 余娟,李晓强,余向阳. 信息技术. 2011(08)
[3]同步整流在中频逆变电阻焊机中的应用研究[J]. 李良光,王聪,张大鹏. 电源技术. 2011(05)
[4]功率MOSFET并联应用及研究[J]. 刘平,上官晓娟,郭艳花. 现代电子技术. 2010(10)
[5]DC-DC变换器主要技术发展综述[J]. 王学梅,张波,丘东元. 电源世界. 2008(05)
[6]DC-DC变换器主要技术发展综述[J]. 王学梅,张波,丘东元. 电源世界. 2008 (05)
[7]开关电源中光耦隔离的几种典型接法对比研究[J]. 杨仲望,金天均,吕征宇. 机电工程. 2007(05)
[8]高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制[J]. 邵建设,严萍. 高电压技术. 2006(11)
[9]60kW级软开关等离子喷涂高效电源研究[J]. 杜贵平,黄石生. 电工技术学报. 2005(04)
[10]正激变换器中同步整流驱动分析[J]. 蔡型,张思全. 武汉理工大学学报. 2005(01)
博士论文
[1]基于Verilog-A HDL高层次行为模型的大功率DC/DC开关电源芯片的设计研究[D]. 刘帘曦.西安电子科技大学 2006
硕士论文
[1]移相全桥倍流同步整流DC/DC变换器研究[D]. 龚晓江.南京理工大学 2013
[2]不对称半桥DC/DC变换器研究[D]. 李荷丹.燕山大学 2010
[3]CMOS降压型电压转换器的高层次建模及电路设计[D]. 何芸.西安电子科技大学 2009
[4]基于dsPIC30F系列DSC的通信用高频开关整流器模块的设计[D]. 唐明涛.武汉科技大学 2008
[5]一种单端反激式开关电源的改进[D]. 马忠科.大连交通大学 2007
[6]一种车载电源双向DC/DC变换器的研究[D]. 吴金桥.合肥工业大学 2006
[7]双管正激同步整流变换器的研究[D]. 丁志亮.华中科技大学 2006
[8]一种基于同步整流技术的降压DC-DC转换器设计[D]. 邹一照.东南大学 2006
[9]低压大电流电压调节模块（VRM）的研究[D]. 武丽芳.燕山大学 2006
[10]高效率、高功率密度DC/DC电源模块的研制[D]. 张洪亮.山东大学 2005
本文编号：3684041
【文章页数】：94 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
1.1 课题背景及研究意义
1.2 开关电源技术发展
1.2.1 DC/DC变换器
1.2.2 同步整流技术
1.2.3 软开关技术
1.2.4 数字控制技术
1.3 国内外研究现状
1.4 本文研究内容及结构
第二章 低压大功率同步整流电源的原理分析
2.1 低压大功率同步整流电源主电路拓扑
2.1.1 隔离型直流变换器逆变电路拓扑
2.1.2 隔离型直流变换器整流电路拓扑
2.1.3 全波同步整流钳位电路
2.1.4 低压大功率同步整流电源主电路结构
2.2 变换器控制策略
2.2.1 全桥变换器PWM控制策略选择
2.2.1.1 两只斜对角开关管同时关断的控制策略
2.2.1.1 两只斜对角开关管错开关断的控制策略
2.2.2 全波同步整流与有源钳位驱动技术
2.2.2.1 自驱动同步整流技术
2.2.2.2 外驱动同步整流技术
2.3 加入有源钳位的低压大功率同步整流变换器工作原理
2.4 低压大功率同步整流变换器关键技术问题
2.4.1 全桥逆变电路零电压的实现
2.4.2 全波同步整流电路换流问题
2.4.3 同步整流MOS管并联均流及实现
2.5 本章小结
第三章 低压大功率同步整流电源硬件设计
3.1 电源系统总体结构
3.2 功率电路设计
3.2.1 输入整流滤波电路设计
3.2.2 变压器设计
3.2.3 全桥逆变电路设计
3.2.4 全波整流电路设计
3.2.5 输出滤波电路设计
3.2.6 有源钳位电路设计
3.3 信号电路设计
3.3.1 控制电路
3.3.2 驱动电路
3.3.3 电压电流检测电路
3.3.4 过流保护电路
3.3.5 有源钳位电压检测电路
3.3.6 辅助电源
3.4 本章小结
第四章 低压大功率同步整流电源仿真与实验
4.1 仿真系统搭建
4.1.1 全桥逆变模块搭建
4.1.2 同步整流模块搭建
4.1.3 有源钳位模块搭建
4.1.4 控制信号产生模块搭建
4.2 开环仿真分析
4.2.1 控制电路波形分析
4.2.2 全桥电路仿真分析
4.2.3 有源钳位电路仿真分析
4.2.4 同步整流电路仿真分析
4.2.5 变压器电压电流波形仿真分析
4.2.6 输出电压电流波形分析
4.3 闭环仿真分析
4.3.1 小信号模型建立
4.3.2 系统闭环控制器设计
4.3.3 闭环输出电压电流仿真分析
4.4 低压大功率同步整流电源实验平台搭建
4.4.1 辅助电源波形分析
4.4.2 全桥电路控制波形分析
4.4.3 同步整流控制信号波形分析
4.4.4 副边绕组电压波形分析
4.5 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的研究成果
致谢
附件
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于M57962AL芯片的大功率IGBT驱动与保护设计[J]. 陈骞,陆翌,虞海泓,黄晓明. 电力电子技术. 2016(07)
[2]功率MOSFET并联均流仿真分析[J]. 余娟,李晓强,余向阳. 信息技术. 2011(08)
[3]同步整流在中频逆变电阻焊机中的应用研究[J]. 李良光,王聪,张大鹏. 电源技术. 2011(05)
[4]功率MOSFET并联应用及研究[J]. 刘平,上官晓娟,郭艳花. 现代电子技术. 2010(10)
[5]DC-DC变换器主要技术发展综述[J]. 王学梅,张波,丘东元. 电源世界. 2008(05)
[6]DC-DC变换器主要技术发展综述[J]. 王学梅,张波,丘东元. 电源世界. 2008 (05)
[7]开关电源中光耦隔离的几种典型接法对比研究[J]. 杨仲望,金天均,吕征宇. 机电工程. 2007(05)
[8]高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制[J]. 邵建设,严萍. 高电压技术. 2006(11)
[9]60kW级软开关等离子喷涂高效电源研究[J]. 杜贵平,黄石生. 电工技术学报. 2005(04)
[10]正激变换器中同步整流驱动分析[J]. 蔡型,张思全. 武汉理工大学学报. 2005(01)
博士论文
[1]基于Verilog-A HDL高层次行为模型的大功率DC/DC开关电源芯片的设计研究[D]. 刘帘曦.西安电子科技大学 2006
硕士论文
[1]移相全桥倍流同步整流DC/DC变换器研究[D]. 龚晓江.南京理工大学 2013
[2]不对称半桥DC/DC变换器研究[D]. 李荷丹.燕山大学 2010
[3]CMOS降压型电压转换器的高层次建模及电路设计[D]. 何芸.西安电子科技大学 2009
[4]基于dsPIC30F系列DSC的通信用高频开关整流器模块的设计[D]. 唐明涛.武汉科技大学 2008
[5]一种单端反激式开关电源的改进[D]. 马忠科.大连交通大学 2007
[6]一种车载电源双向DC/DC变换器的研究[D]. 吴金桥.合肥工业大学 2006
[7]双管正激同步整流变换器的研究[D]. 丁志亮.华中科技大学 2006
[8]一种基于同步整流技术的降压DC-DC转换器设计[D]. 邹一照.东南大学 2006
[9]低压大电流电压调节模块（VRM）的研究[D]. 武丽芳.燕山大学 2006
[10]高效率、高功率密度DC/DC电源模块的研制[D]. 张洪亮.山东大学 2005
本文编号：3684041
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/wltx/3684041.html
