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基于软开关与磁集成技术的Cuk变换器

作　者: 钟安明
导　师: 杜少武
学　校: 合肥工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 开关电源 软开关 磁集成 Cuk变换器
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 132次
引　用: 1次
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内容摘要


上世纪60年代以来,开关电源应用越来越广泛,开关电源技术快速发展并日趋成熟,在新型半导体器件、新电磁材料、新变换技术、新控制理论和新软件的时代背景下,朝着高频率、高效率、高功率密度、高功率因数和高可靠性方向发展。软开关技术利用谐振原理,在功率开关器件的开通或关断过程中,使开关管的电压或电流等于零,实现功率开关器件的零电压开通或零电流关断,从而解决了硬开关方式工作带来的诸多问题。软开关技术发展迅速,从谐振技术、准谐振技术、零开关PWM技术,到零转换PWM技术,还在不断向前进步,具有非常光明的发展前景。磁性元件(电感和变压器等)在电力电子系统中,主要完成能量的储存和转换,输入输出滤波和输入、输出间电气隔离等功能,其体积、重量在系统总体积、总重量中占有相当比例。据统计,磁性元件的重量一般为系统总重量的百分之三十到百分之四十,体积一般为系统总体积的百分之二十到百分之三十,功率器件的高频化发展有利于降低磁元件的重量与体积,但效果不理想。磁集成技术是将分立磁性元件通过一定的耦合,集成到一个磁芯上,既减小了电力电子装置的体积,提高系统的功率密度,又减小了纹波,简化各种滤波器,增强了装置的电磁兼容能力。将软开关和磁集成技术结合起来,应用到隔离型Cuk变换器中,将开关电源的两种先进技术应用到同一个开关电源中,具有非常巨大的理论价值。分析的电路的工作原理,介绍电路、磁路元件设计方法,最后用Saber仿真软件对该电路进行仿真,仿真结果证明了分析的正确性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
致谢  7-12
第一章 绪论  12-18
  1.1 开关电源概况  12-16
    1.1.1 国内、外开关电源发展历程  12-13
    1.1.2 开关电源分类  13-14
    1.1.3 开关电源的原理  14-15
    1.1.4 开关电源发展趋势  15-16
  1.2 课题背景与研究内容  16-17
    1.2.1 课题背景  16
    1.2.2 课题研究内容  16-17
  1.3 文章结构安排  17-18
第二章 CUK 电路分析与设计  18-26
  2.1 CUK 电路工作原理  18-19
  2.2 隔离型CUK 电路  19-22
    2.2.1 隔离型Cuk 电路结构  19-20
    2.2.2 隔离型Cuk 电路工作过程  20-21
    2.2.3 隔离型Cuk 电路关系  21-22
  2.3 CUK 变换器参数设计  22-24
    2.3.1 开关管S  22
    2.3.2 二极管D  22
    2.3.3 输入、输出电感L_1、L_2  22-23
    2.3.4 C_1、C_2 的选取  23
    2.3.5 输出电容  23-24
  2.4 电感耦合的CUK 变换器  24-26
第三章 软开关技术与磁集成技术  26-41
  3.1 软开关技术简介  26-28
  3.2 零电压转换CUK 变换器拓扑  28-31
    3.2.1 A 类ZVT Cuk 变换器  29
    3.2.2 B 类 ZVT Cuk 变换器  29-30
    3.2.3 C 类 ZVT Cuk 变换器  30
    3.2.4 D 类ZVT Cuk 变换器  30-31
  3.3 ZVT CUK 变换器工作分析  31-33
  3.4 隔离型ZVT CUK 变换器  33-34
    3.4.1 谐振电感Lr  33-34
    3.4.2 谐振电容Cr  34
    3.4.3 辅开关S_2 和辅二极管 D_2  34
  3.5 磁集成技术  34-39
    3.5.1 问题的引出  34-35
    3.5.2 磁集成技术的发展  35-36
    3.5.3 磁件集成分析方法  36-37
    3.5.4 磁集成技术的实现  37-39
  3.6 基于软开关和磁集成技术的隔离型CUK 变换器  39-41
    3.6.1 耦合电感分析  39-40
    3.6.2 L_1、L_2 电流零纹波原理  40-41
第四章 隔离变压器和控制电路设计  41-50
  4.1 高频变压器分析  41
  4.2 隔离变压器设计  41-44
    4.2.1 磁芯参数  42-43
    4.2.2 磁芯的尺寸  43
    4.2.3 线圈参数  43-44
    4.2.4 变压器结构  44
    4.2.5 温升校验  44
  4.3 控制电路设计  44-50
    4.3.1 TL494 介绍  44-46
    4.3.2 控制电路  46-47
    4.3.3 驱动电路  47-50
第五章 仿真与总结  50-54
  5.1 系统建模与仿真  50-52
  5.2 总结  52-54
参考文献  54-58
研究生期间发表论文  58-59

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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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