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带隔离变压器的Boost型三电平变换器研究

作　者: 许奕伟
导　师: 李磊
学　校: 南京理工大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 三电平 对偶 隔离变压器 推挽Boost AC-AC 交错移相
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 87次
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内容摘要


论文首先给出了带隔离变压器的Boost型三电平变换器的研究背景和应用前景,并简单介绍了各类Boost型三电平变换器的研究情况,发现对于带隔离变压器的Boost型三电平变换器的研究迄今报道的还很少。对于带隔离变压器的单端Boost型变换器和带隔离变压器的Buck型DC-DC三电平变换器,分别从三电平构造方法、电路串并联理论、对偶原理三个角度考虑,推导出一族带隔离变压器的Boost型三电平DC-DC变换器和三电平AC-AC直接变换器,丰富和完善了三电平变换理论体系。论文分析了带隔离变压器的单端Boost型和改进的推挽倍压Boost型三电平DC-DC变换器的工作原理,推导了相关表达式,其中改进的推挽倍压Boost型三电平变换器在占空比小于0.5和大于0.5时输出电压和输入电压之比基本保持一致,并比较了几种带隔离变压器的Boost型DC-DC变换器拓扑。给出的仿真结果证明变换器能可靠工作。论文选取推挽倍压Boost型三电平AC-AC直接变换器进行详细分析,提出了交错移相双闭环控制策略,给出了控制原理的实现方法。闭环仿真验证了该种拓扑和控制方法的可靠性和准确性。论文最后对推挽倍压Boost型三电平AC-AC直接变换器样机控制电路的设计、驱动电路的选择以及功率电路元器件的选取这三方面进行了详细介绍,并通过样机的实验结果,进一步验证了该变换器的正确性。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-7
目录  7-10
图表目录  10-12
1 绪论  12-20
  1.1 研究背景  12
  1.2 带隔离变压器的Boost型三电平变换器应用前景  12-14
  1.3 Boost型三电平变换器的研究现状  14-17
    1.3.1 Boost型三电平DC-DC变换器  14-15
    1.3.2 Boost型三电平AC-AC变换器  15-16
    1.3.3 Boost型三电平AC-DC变换器  16-17
    1.3.4 Boost型三电平DC-AC变换器  17
  1.4 论文的研究意义和研究内容  17-20
    1.4.1 论文的研究意义  17-18
    1.4.2 论文的研究内容  18-20
2 带隔离变压器的Boost型三电平变换器推导及其拓扑族  20-30
  2.1 对偶原理  20
  2.2 电路串并联理论  20-21
  2.3 带隔离变压器的Boost型DC-DC变换器  21-23
  2.4 带隔离变压器的Boost型三电平DC-DC变换器拓扑  23-25
  2.5 带隔离变压器的Boost型三电平AC-AC直接变换器拓扑  25-28
  2.6 小结  28-30
3 带隔离变压器的Boost型三电平DC-DC变换器研究  30-48
  3.1 带隔离变压器的单端Boost型三电平DC-DC变换器分析  30-33
  3.2 改进的推挽倍压Boost型三电平DC-DC变换器分析  33-40
    3.2.1 开关管占空比问题及其解决方法  33-36
    3.2.2 输出电容均压问题及其解决方法  36-40
  3.3 带隔离变压器的Boost型DC-DC变换器比较  40-42
  3.4 带隔离变压器的Boost型三电平DC-DC变换器仿真分析  42-46
    3.4.1 带隔离变压器的单端Boost型三电平DC-DC变换器仿真  42-44
    3.4.2 改进的推挽倍压Boost型三电平DC-DC变换器仿真  44-46
  3.5 小结  46-48
4 带隔离变压器的Boost型三电平AC-AC直接变换器研究  48-62
  4.1 电路结构  48
  4.2 推挽倍压Boost型三电平AC-AC直接变换器拓扑  48-53
    4.2.1 变换器工作原理分析  49-51
    4.2.2 实际的等效电路建模  51-52
    4.2.3 开关管电压应力分析  52-53
  4.3 推挽倍压Boost型三电平AC-AC直接变换器控制电路设计  53-55
    4.3.1 交错移相双闭环控制策略  53-54
    4.3.2 交错移相双闭环控制原理  54-55
  4.4 推挽倍压Boost型三电平AC-AC直接变换器仿真分析  55-61
    4.4.1 仿真参数设置  55
    4.4.2 仿真结果与讨论  55-61
  4.5 小结  61-62
5 推挽倍压Boost型三电平AC-AC直接变换器的设计和原理实验  62-78
  5.1 系统主要框图和功率电路图  62-63
  5.2 控制电路的设计  63-67
    5.2.1 与电网电压同步的正弦波基准电路  63
    5.2.2 采样和误差放大电路  63-64
    5.2.3 绝对值电路  64
    5.2.4 SPWM比较电路  64-65
    5.2.5 锯齿波生成电路  65-66
    5.2.6 下降沿二分频电路  66
    5.2.7 极性选择电路  66-67
    5.2.8 控制信号电路  67
  5.3 驱动电路的设计  67-68
  5.4 功率电路的设计  68-72
    5.4.1 开关管频率的选取  69
    5.4.2 输入滤波器的设计  69
    5.4.3 输出滤波电容的选取  69-70
    5.4.4 高频隔离变压器的设计  70-71
    5.4.5 升压电感的设计  71-72
    5.4.6 开关管的选取  72
  5.5 原理实验波形分析  72-77
  5.6 小结  77-78
6 论文总结与展望  78-80
  6.1 论文总结  78
  6.2 论文展望  78-80
致谢  80-82
参考文献  82-86
附录  86-88

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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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