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移相全桥DC/DC变换器的研究

作　者: 罗明
导　师: 杨金明
学　校: 华南理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 移相全桥 ZVS 小信号建模 模糊PID
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 834次
引　用: 4次
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内容摘要


随着现代通讯技术的飞速发展,对通讯电源的重量、体积、可靠性、效率等提出了更高的要求。而应用于中大功率场合的移相全桥DC/DC变换器具有结构简单、输出功率大、效率高、易实现软开关、功率开关管所承受的电压电流应力小等一系列优点,因此,对它进行研究具有十分重要的意义。首先,论文阐述了移相全桥ZVS DC/DC变换器的基本工作原理,分析了移相全桥变换器的几个关键性问题:滞后臂ZVS的实现、副边占空比丢失、变压器原边直流分量的抑制、输出整流二极管的寄生振荡和二极管换流;同时对带辅助网络的移相全桥ZVS DC/DC进行了分析。其次,对移相全桥变换器主电路各参数进行了设计,其中包括:输入滤波电容、高频变压器、功率开关管MOSFET、谐振电感、输出滤波电感、输出滤波电容、隔直电容等,同时给出了48V /50A通信电源主电路各参数的值。此外,本文在分析buck变换器小信号模型的基础上,建立了移相全桥DC/DC变换器的小信号模型,并用MATLAB仿真软件对系统的稳定性进行了分析。由于移相全桥DC/DC变换器是一个非线性、复杂系统,常规PID控制已经不再适用了,为提高对复杂系统的控制性能,本文提出了一种新的控制方式-模糊PID控制。将PID控制与模糊控制的优点融为一体,取得了良好的控制效果。最后,本文还对常规PID控制、常规模糊控制和模糊PID控制进行了MATLAB的仿真比较,结果表明,与常规PID控制和常规模糊控制相比,模糊PID控制的系统具有更好的静态性能和动态性能。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-17
  1.1 论文选题背景和意义  11-12
  1.2 DC/DC开关变换器概述  12-14
    1.2.1 DC/DC变换器的分类  12
    1.2.2 DC/DC变换器的软开关技术  12-14
  1.3 移相全桥DC/DC变换器  14-16
    1.3.1 移相全桥DC/DC变换器软开关技术  14-15
    1.3.2 移相全桥DC/DC变换器控制技术  15-16
  1.4 本文研究的主要内容  16-17
第二章 移相全桥DC/DC变换器  17-42
  2.1 移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器工作原理  17-25
  2.2 移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器关键问题的研究  25-32
    2.2.1 两个桥臂实现ZVS  25-28
    2.2.2 副边占空比的丢失问题  28-29
    2.2.3 变压器原边电压直流分量的抑制  29
    2.2.4 整流二极管寄生振荡的抑制  29-31
    2.2.5 整流二极管的换流情况  31-32
  2.3 采用改进式可饱和电感和辅助谐振网络实现ZVS开关  32-41
    2.3.1 改进型辅助网络思路  33-40
    2.3.2 实现零电压开关的条件  40-41
  2.4 本章小结  41-42
第三章 移相全桥DC/DC变换器主电路参数设计  42-61
  3.1 输入整流滤波电路的选择  42-45
    3.1.1 输入滤波电容的设计  43-44
    3.1.2 输入整流模块的选择  44-45
  3.2 逆变桥的选择  45-46
  3.3 高频开关电源功率变压器的设计方法  46-53
    3.3.1 高频变压器设计的基本原理  46-51
    3.3.2 48V/50A通信电源高频变压器的设计  51-53
  3.4 改进型ZVS辅助网络和L_r 参数设计  53-58
    3.4.1 辅助谐振网络LCD参数设计  54-55
    3.4.2 L_r 、C_r 和I_c 的确定  55
    3.4.3 V_(ig) 的选取  55-56
    3.4.4 K 值的确定  56-57
    3.4.5 A_g 的取值  57-58
    3.4.6 I_(ag) 的选取和确定  58
  3.5 隔直电容C_b 参数的确定  58-59
  3.6 输出滤波电路L、C参数设计  59-60
  3.7 本章小结  60-61
第四章 移相全桥DC/DC变换器小信号建模  61-72
  4.1 Buck变换器的小信号模型  61-64
  4.2 移相全桥DC/DC变换器小信号模型  64-67
  4.3 移相全桥DC/DC变换器控制系统稳定性分析  67-70
  4.4 移相全桥DC/DC变换器开环传递函数  70-71
  4.5 本章小结  71-72
第五章 移相全桥DC/DC变换器模糊PID控制研究和仿真  72-87
  5.1 常规PID控制  72-75
    5.1.1 PID控制原理和特点  72-74
    5.1.2 PID控制器参数整定  74-75
  5.2 模糊控制器原理及特点  75-76
  5.3 模糊PID控制  76-77
  5.4 常规PID控制、常规模糊控制和模糊PID的分析比较  77-83
    5.4.1 常规PID控制的仿真  77-79
    5.4.2 常规模糊控制的仿真  79-81
    5.4.3 模糊PID控制的仿真  81-83
  5.5 移相全桥DC/DC变换器模糊PID的仿真研究  83-86
  5.6 本章小结  86-87
总结  87-88
参考文献  88-92
攻读硕士学位期间取得的研究成果  92-93
致谢  93

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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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