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滞后臂并联辅助电路移相全桥ZVS变换器的研究
作 者: 史良辰
导 师: 陈仲
学 校: 南京航空航天大学
专 业: 电机与电器
关键词: 并联辅助电路 自适应 移相控制 全桥变换器 零电压开关
分类号: TM46
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
下 载: 17次
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内容摘要
移相全桥ZVS变换器在中大功率应用场合备受青睐,漏感与开关管寄生电容的谐振实现了各开关管的零电压开关,变换器效率较高。可是其软开关范围窄、占空比丢失、副边整流二极管存在寄生振荡、环流损耗大等缺陷限制了变换器的进一步推广。全桥变换器的辅助网络技术旨在解决变换器既存缺陷,提高变换器的综合性能,并且该技术已受到了研究学者的广泛关注。本文针对中大功率变换场合,选取全桥变换器拓扑为主电路进行研究。论文首先对软开关全桥变换器进行了分类,详细介绍了移相ZVS全桥变换器的优缺点及其研究现状,并确定本文研究重点是滞后臂并联辅助电路的全桥变换器。其次,提出了一种滞后臂并联无源自适应型辅助电路的全桥变换器。该变换器滞后臂利用漏感能量和辅助电感能量实现全负载范围的ZVS;辅助电路没有耗能元件,内部环流小,且辅助能量可自动随负载变化;电路占空比丢失大大减小;辅助电路储存的能量只针对滞后桥臂,因此不会增加超前管的导通损耗,变换器的效率高。本文分析了该变换器的工作原理,讨论了其主要的参数设计,并进行了实验验证。有源辅助网络技术也是一个重要的研究方向,本文又提出了一种滞后臂并联有源自适应型辅助电路的全桥变换器。有源辅助电路存储能量帮助滞后臂在全负载范围内实现了ZVS;辅助电路存储的能量可随负载变化进行自适应的调整,降低了辅助电路的导通损耗,且加入的有源元件控制十分简单,利于硬件实现;电路占空比丢失及寄生振荡大大减小。本文详细分析了该变换器的工作原理,讨论了其拓扑简化及参数设计,并搭建样机进行了实验验证。最后论文对研究内容进行了总结,并给出了论文工作存在的不足。
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全文目录
摘要 4-5 ABSTRACT 5-11 第一章 绪论 11-25 1.1 引言 11 1.2 软开关全桥变换器 11-13 1.3 改进型移相全桥 ZVS 变换器 13-23 1.4 本文研究的主要内容及意义 23-25 第二章 滞后臂并联无源自适应型辅助电路的全桥变换器 25-44 2.1 引言 25 2.2 工作原理 25-31 2.2.1 新型变换器的拓扑构成 25-26 2.2.2 工作模态分析 26-31 2.3 辅助电路参数设计 31-34 2.3.1 超前管实现 ZVS 的条件 31 2.3.2 滞后管实现 ZVS 的条件 31-33 2.3.3 辅助变压器参数设计 33-34 2.3.4 辅助电容容值选取 34 2.4 主功率电路设计 34-39 2.4.1 主功率变压器设计 34-36 2.4.2 输出滤波电感设计 36-37 2.4.3 辅助电感 La 的设计 37-38 2.4.4 输出滤波电容设计 38 2.4.5 主功率开关管选取 38 2.4.6 整流二极管的选取 38-39 2.5 实验分析 39-43 2.5.1 滞后管 ZVS 波形 39-40 2.5.2 互补电压波形 40 2.5.3 自适应辅助电流波形 40-42 2.5.4 其他关键波形 42 2.5.5 整机变换效率 42-43 2.6 本章小结 43-44 第三章 滞后臂并联有源自适应型辅助电路的全桥变换器 44-63 3.1 引言 44 3.2 工作原理 44-50 3.2.1 主电路拓扑 44-45 3.2.2 工作模态分析 45-49 3.2.3 主电路拓扑简化 49-50 3.3 特性分析 50-54 3.3.1 辅助能量分析 50-51 3.3.2 辅助开关管软开关情况分析 51-54 3.4 辅助电路参数设计 54-58 3.4.1 辅助电感设计 54-57 3.4.2 辅助开关管的选取 57-58 3.5 实验分析 58-62 3.5.1 自适应辅助电流验证 58 3.5.2 滞后管 ZVS 验证 58-61 3.5.3 其他关键波形验证 61 3.5.4 变换效率 61-62 3.6 本章小结 62-63 第四章 总结与展望 63-65 4.1 本文的主要工作 63 4.2 论文工作存在的不足 63-65 参考文献 65-68 致谢 68-69 硕士期间发表的论文和参与的项目 69-70
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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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