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移相全桥ZVZCS式船用充电电源的研究

作　者: 沈盼
导　师: 周世平；席自强
学　校: 湖北工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 移相全桥零电压零电流开关占空比丢失恒压限流 UC3875芯片
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

随着电力电子技术的发展,市面上各种各样的充电电源也不断有着更新。人们对大功率充电器的需求越来越多,同时对充电器的性能要求也越来越高。特别有些用于特殊环境下,对充电器本身也有了更高的要求。例如船用充电电源,就需要充电器能在比较恶劣的工作环境中,能稳定的工作。本文就针对一种容量为100AH,24V的NI-MH镍氢电池,设计一种充电电源。本文详细介绍了此电源的设计过程,主要工作围绕着核心逆变器,移相全桥零电压零电流开关变换器及控制电路进行研究。对移相全桥ZVZCS的工作原理、软开关实现、控制技术以及移相全桥的占空比丢失等一些关键问题进行了理论上的分析、Saber软件的仿真、实验波形验证。移相全桥ZVZCS变换器是一种性能优良的移相全桥变换器,其超前桥臂的开关管在零电压软开关条件下运行,滞后桥臂的开关管在零电流软开关条件下运行,开关管这样的运行方式减小了开关损耗,而且业简化了结构(散热系统),顺应了直流电源高频化的、小型化的发展趋势,所以移相全桥ZVZCS变换器被广泛地应用在中大功率DC/DC变换场合。但是通过研究和实际表明,移相全桥变换器也存在着如副边占空比丢失的问题。本文分析了其软开关的实现过程比较和各种移相全桥变换器的特点,重点研究了带饱和电感的移相全桥ZVZCS变换器。控制电路的实现,是基于美国UNITRODE公司生产的移相式准谐振变换器控制集成电路UC3875芯片,利用此芯片,设计了了PI环的电压调节,电流环的限流调节,实现其恒压限流的功能。除此之外,还设计了输入(输出)电压的过压,欠压保护,IGBT的电流保护,开机启动和关机功能。文章最后在一个输出为2.4kW的样机上进行了相关实验,实验结果表明：电路实现了超前臂零电压开通和软关断,滞后臂零电流关断和软开通,IGBT的开通关断的损耗减小,满足了系统的要求。控制电路中电压电流环工作正常,系统的瞬态指标符合要求,验证了电路设计和控制方案的正确性和有效性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-7
第1章绪论  7-14
  1.1 充电技术的发展概述  7-8
  1.2 移相全桥软开关技术  8-11
  1.3 移相全桥DC/DC变换器的控制技术  11-13
  1.4 本文研究目的和主要内容  13-14
第2章移相全桥ZVZCS变换器基本原理  14-29
  2.1 ZVZCS PWM DC/DC全桥变换器的控制方法  14-16
  2.2 ZCS实现分类  16-18
  2.3 ZVZCS典型拓扑结构及分析  18-28
  2.4 本章小结  28-29
第3章带饱和电抗ZVZCS主电路设计与仿真分析  29-48
  3.1 主电路工作原理模态分析  30-38
  3.2 开关管实现零开关的条件  38-42
  3.3 主要元器件选型  42-44
  3.4 主电路的仿真分析  44-47
  3.5 本章小结  47-48
第4章控制电路及保护电路  48-57
  4.1 移相全桥ZVZCS变换器小信号模型  48-53
  4.2 控制电路的设计  53-56
  4.3 辅助电源  56-57
第5章实验结果  57-62
  5.1 实验波形分析  57-61
  5.2 结论  61-62
第6章全文总结  62-64
致谢  64-65
参考文献  65-69
附录  69

移相全桥ZVZCS式船用充电电源的研究

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