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基于Z源逆变器的高压电源研究和设计

作 者: 孙瑞赓
导 师: 曲延滨
学 校: 哈尔滨工业大学
专 业: 电气工程
关键词: 高压开关电源 Z源逆变器 单周控制 电感电流控制 软开关
分类号: TN86
类 型: 硕士论文
年 份: 2009年
下 载: 136次
引 用: 1次
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内容摘要


高压开关电源已被越来越多的行业领域作为系统的供电设备,研究和应用日益广泛。同时,新型的Z源逆变器比传统升压电路具有明显的优势。因此,本文对基于Z源逆变器的高压开关电源进行了全面系统研究。首先,本文分析了Z源逆变器的工作原理,对Z源网络电感和电容设计方法进行了深入的研究和推导,深入研究了Z源逆变器输出电压产生畸变的原因,并对双向流动的Z源逆变器的原理和可能存在的工作模式进行了深入分析。其次,本文分析了单周控制理论,研究了将其应用到Z源逆变器的控制中的方法,用仿真证明了其可行性,并对仿真结果进行了分析。本文还根据Z源网络电感电流的变化范围与电路各参数的关系,提出了电感电流控制方法,用仿真证明了电感电流控制法可行性,并对仿真结果进行了详细分析。最后,本文通过对Z源逆变器的深入研究,提出了改进的双向流动Z源逆变器,实现了零电压开关过程。在高压开关电源的硬件电路设计中,根据参数设计公式进行了主电路参数计算、选型,设计了高频变压器并对倍压整流电路进行了分析选择和器件选型,完成了控制电路、采样与调理电路、驱动与保护电路以及辅助电源的设计。还根据系统的需要设计了控制软件部分,给出了系统控制的流程;进行了系统的仿真调试,验证了系统的可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章 绪论  8-17
  1.1 课题研究的目的和意义  8-9
  1.2 开关电源的国内外研究现状及发展趋势  9-12
  1.3 Z 源逆变器的国内外研究现状  12-16
  1.4 课题的主要研究内容  16-17
第2章 Z源逆变器的理论分析  17-32
  2.1 Z 源逆变器的工作原理与等效电路  17-20
    2.1.1 Z 源逆变器的拓扑结构  17-18
    2.1.2 Z 源逆变器的等效电路  18-20
  2.2 Z 源逆变器的控制方法  20-23
    2.2.1 实现直通零状态的方法  20-21
    2.2.2 加入直通零状态的方法  21-23
  2.3 Z 源网络设计  23-25
    2.3.1 电感参数设计公式  23-24
    2.3.2 电容参数设计公式  24-25
  2.4 Z 源逆变器的正常与非正常工作状态  25-27
  2.5 双向流动的 Z 源逆变器  27-31
  2.6 本章小结  31-32
第3章 单相 Z源逆变器的控制方法研究  32-40
  3.1 单周控制的单相 Z 源逆变器研究  32-36
    3.1.1 单周控制原理  32-34
    3.1.2 单周控制的单相 Z 源逆变器研究  34-35
    3.1.3 单周控制单相 Z 源逆变器的仿真  35-36
  3.2 Z 源网络电感电流控制的研究  36-39
    3.2.1 Z 源网络电感电流控制的研究  36-37
    3.2.2 Z 源网络电感电流控制的仿真  37-39
  3.3 本章小结  39-40
第4章 高压电源主电路设计  40-60
  4.1 单相 Z 源逆变器的设计  40-45
    4.1.1 单相 Z 源逆变器的改进及其软开关过程分析  40-43
    4.1.2 单相 Z 源逆变器的参数计算与选型  43-45
  4.2 高频变压器的设计  45-51
    4.2.1 高频变压器磁性材料的选取  45-47
    4.2.2 高频变压器的参数设计  47-51
  4.3 高频倍压整流电路的设计  51-55
    4.3.1 高频倍压整流电路的方案选择  51-54
    4.3.2 高频倍压整流电路的参数计算  54-55
  4.4 控制与采样电路的设计  55-56
  4.5 驱动与保护电路的设计  56-58
    4.5.1 驱动电路的设计  56-57
    4.5.2 保护电路的设计  57-58
  4.6 辅助电源的设计  58-59
  4.7 本章小结  59-60
第5章 系统的软件设计与系统仿真  60-67
  5.1 系统的软件设计  60-62
  5.2 系统仿真与特性分析  62-66
    5.2.1 动态过程仿真分析  62-64
    5.2.2 变负载仿真分析  64-66
  5.3 本章小结  66-67
结论  67-68
参考文献  68-73
致谢  73

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中图分类: > 工业技术 > 无线电电子学、电信技术 > 无线电设备、电信设备 > 电源
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