高频谐振开关电源的优化设计与实现
本文选题:高频电源 切入点:有限元 出处:《华北电力大学》2017年硕士论文 论文类型:学位论文
【摘要】:随着我国我国国民经济的高速发展,电力系统对电气设备提出了越来越高的要求,各种电力设备与时俱进成为我国电力行业建设的重点课题。随着信息化、节能型社会的到来,对高效能、低功耗的稳压电源需求与日剧增[1]。安全稳定运行对于电源的正常工作至关重要。不同于普通的高频变压器,用于高频谐振电源的高频变压器具有频率高、功率大、电压等级高的特点,因此在高频变压器发热以及绝缘设计方面提出了更高的要求。鉴于此,本文拟对高频谐振脉冲电源进行优化设计,首先通过对其高频变压器绕组以及铁芯损耗的计算,研究其在不同绕组缠绕方式以及不同铁芯材料下的损耗变化规律,得出减少高频变压器损耗的方法。同时对高频脉冲电源的控制电路进行优化设计,从而为了给更高功率的高频电源设计提供借鉴,为提高更高功率的高频电源的输出响应特性奠定可靠基础。课题的主要研究内容包括:(1)利用ANSYS仿真软件建立3D高频变压器铁芯以及绕组的损耗计算模型,通过棱边有限元方法计算其损耗。(2)通过仿真分析高频变压器在不同材质的铁芯与不同绕组结构条件下的损耗的变换规律,为高频脉冲电源中的变压器部分选取合适的铁芯材料,合理布置绕组结构提出合理依据,实现减少高频电源损耗,提高工作效率的目的。(3)搭建一台集调压,在极端条件下能可靠保护等功能为一体的100k Hz高频脉冲电源。(4)引入重复学习法合理设计高频脉冲电源的控制电路,使高频电源系统具有较好的输出特性。改进反馈环中的误差放大器结构,对反馈跟踪调整环电路进行优化设计,抑制电源系统振荡,减少电源纹波。
[Abstract]:With the rapid development of the national economy of our country, the electric power system has put forward more and more high requirements to the electrical equipment, and all kinds of electric power equipment have become the key task of the electric power industry construction in our country. The demand for high efficiency, low power consumption stabilized power supply is greatly increased [1]. Safe and stable operation is very important to the normal operation of power supply. Different from ordinary high frequency transformer, high frequency transformer used in high frequency resonant power supply has high frequency and high power. Because of the characteristics of high voltage grade, higher requirements are put forward in the design of high frequency transformer heating and insulation. In view of this, this paper intends to optimize the design of high frequency resonant pulse power supply. Firstly, by calculating the high frequency transformer windings and core losses, the variation law of the loss under different winding winding modes and different core materials is studied. The method of reducing the loss of high frequency transformer is obtained. At the same time, the optimal design of the control circuit of high frequency pulse power supply is carried out in order to provide reference for the design of higher power high frequency power supply. In order to improve the output response characteristics of higher power high frequency power supply, a reliable foundation is established. The main research contents include: 1) using ANSYS simulation software to establish the loss calculation model of 3D high frequency transformer core and winding. The loss of high frequency transformer is calculated by edge finite element method. The transformation law of high frequency transformer loss under different material core and different winding structure is analyzed by simulation, and the appropriate core material is selected for the transformer part of high frequency pulse power supply. Reasonable arrangement of winding structure to achieve the purpose of reducing the loss of high frequency power supply and improving working efficiency. The 100kHz high frequency pulse power supply, which can be used as an integral whole under extreme conditions, introduces the repetitive learning method to design the control circuit of the high frequency pulse power supply reasonably. The structure of the error amplifier in the feedback loop is improved and the feedback tracking and adjusting loop circuit is optimized to suppress the oscillation of the power supply system and reduce the ripple of the power supply.
【学位授予单位】:华北电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN86
【参考文献】
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,本文编号:1651677
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