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一种自驱动磁集成倍流整流半桥三电平直流变换器

作　者: 刘志军
导　师: 金科
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 电力系统及其自动化
关键词: 三电平倍流整流磁集成同步整流自驱动
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

随着电子设备功率需求的不断增加，采用三相交流电供电已广泛使用。为了降低电子设备对电网的污染，三相交流电需先接入功率因数校正变换器，而三相功率因数校正变换器的输出电压通常为800V左右，给后级的DC-DC变换器的设计带来很大压力。与此同时，许多现有的电子设备采用低压大电流供电，如何提高变换器的效率和功率密度一直是人们研究的热点。本文给出了变换器的推导。首先为了降低主开关管电压应力，采用三电平结构。由于有飞跨电容和箝位二极管结构半桥三电平变换器存在箝位二极管的可靠性问题，因此选用无飞跨电容和箝位二极管结构的半桥三电平变换器。对于低压大电流输出的变换器通常采用倍流整流结构，然而传统的倍流整流电路含有三个磁性元件，变换器的功率密度较低。接着本文采用磁集成倍流整流技术，给出了磁集成倍流整流电路推导。最终得出了一种适合于高压输入、低压大电流输出场合的直流变换器，并将推导出的磁集成倍流整流结构进行推广，得出了一族磁集成倍流整理直流变换器。本文介绍了变换器的工作原理，讨论了主开关管实现ZVS范围和副边占空比丢失情况，给出了同步整流的自驱动电路设计和均压控制电路设计，比较了两种半桥三电平变换器的损耗。给出了变换器的主要参数设计。在实验室试制了一台2.8kW的原理样机，并进行了实验验证。实验结果验证了理论分析的正确性。提出的变换器可以宽负载范围内高效率的工作，非常适合应用于高压输入、低压大电流输出的场合。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-6
目录  6-8
图表目录  8-10
注释表  10-11
第一章绪论  11-20
  1.1 选题背景和意义  11-12
  1.2 三电平变换器的发展  12-14
  1.3 低压大电流输出变换器的应用技术  14-19
  1.4 本文主要工作  19-20
第二章主电路拓扑推导  20-29
  2.1 引言  20
  2.2 三电平结构的选取  20-22
  2.3 倍流整流电路的磁集成技术  22-26
    2.3.1 现有的磁集成倍流整流电路  22-24
    2.3.2 本文提出的磁集成倍流整流电路结构推导  24-26
  2.4 一种磁集成倍流整流半桥三电平变换器  26-27
  2.5 一族磁集成倍流整流直流变换器  27-28
  2.6 本章小结  28-29
第三章一种磁集成倍流整流半桥三电平直流变换器  29-52
  3.1 引言  29
  3.2 工作原理  29-33
  3.3 主开关管实现 ZVS 范围  33-34
  3.4 副边占空比丢失情况分析  34-36
  3.5 均压控制策略的研究  36-41
  3.6 同步整流的自驱动电路设计  41-45
  3.7 两种磁集成倍流整流半桥三电平变换器的损耗比较  45-50
    3.7.1 箝位二极管和飞跨电容结构分析  46-47
    3.7.2 主电路原边回路器件损耗对比  47-50
  3.8 本章小结  50-52
第四章原理样机参数设计和实验验证  52-63
  4.1 引言  52
  4.2 主电路参数设计  52-55
    4.2.1 主变压器的设计  52-54
    4.2.2 隔直电容的设计  54-55
    4.2.3 主功率管的选择  55
    4.2.4 同步整流管的设计  55
  4.3 实验验证  55-62
    4.3.1 实验结果分析  55-59
    4.3.2 主开关管实现 ZVS 实验验证  59-60
    4.3.3 均压控制策略实验验证  60-61
    4.3.4 效率曲线  61-62
  4.4 本章小结  62-63
第五章总结与展望  63-65
  5.1 本文的主要工作  63-64
  5.2 下一步要做的工作  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-70
攻读硕士学位期间所发表的论文及参与完成的科研项目  70

一种自驱动磁集成倍流整流半桥三电平直流变换器

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