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带有PFC的PT功率变换器

作　者: 张瑞
导　师: 张卫平
学　校: 北方工业大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 压电变压器 PT功率变换器 输入匹配网络 电荷泵功率因数校正
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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内容摘要


压电变压器(Piezoelectric Transformer,以下简称为PT)是一种通过机械振动来传输能量的新型功率电子器件,具有功率密度高、体积小、重量轻、电磁噪声小、输入和输出端口的电气隔离性能好、成本低和便于批量生产等优点,因此,具有很好的发展前景。与之相关的功率变换器的新技术研究也逐渐成为热点。PT功率变换器同样具有体积小、效率高、噪声小、电磁兼容性好等优点,成为绿色电源领域一股新的动力。本论文的研究工作就是在上述的工程背景下针对PT功率变换器,进行了窄带控制方面的研究,基于已有的150W PT功率变换器试验装置,完成了PFM控制电路的计算机仿真,完成了主电路和功率因数校正电路的原理分析和参数设计,并在150W PT功率变换器试验装置上进行了实验验证。本论文主要完成了以下几个方面的工作:1)参考大量国内外关于PT及PT功率变换器的学术文献资料,概述了压电材料的发展历史和基本知识,以及压电变压器的工作原理和电路模型,并对PT功率变换器的研究概况,应用范围和存在的问题进行了简单综述;2)根据PT本身的特性以及PT功率变换器的特点,提出了PT功率变换器窄带控制的实现方法,引入了输入匹配网络的概念,并且从理论上证明了输入匹配网络的作用,提出了输入匹配网络的设计方法,完成了计算机仿真和电路实验验证;3)根据PT功率变换器电流环设计的方案,完成了单电压控制和电压电流控制电路的设计和计算机仿真;4)根据150W PT功率变换器的电路结构,提出了电荷泵功率因数校正(CPPFC)电路的设计方案,完成了包括VS-CPPFC,CS-CPPFC,CIC-CPPFC在内的功率因数校正电路的原理分析,电路参数设计,计算机仿真和电路实验验证。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-8
引言  8-10
1 压电变压器及其应用概述  10-20
  1.1 压电材料介绍  10-11
  1.2 压电变压器的基本知识  11-16
    1.2.1 PT的物理特性和结构  11-14
    1.2.2 PT的研究和应用现状  14-16
  1.3 压电变压器的等效电路模型和分析方法  16-19
    1.3.1 PT的等效电路模型  16-18
    1.3.2 PT的分析方法  18-19
  1.4 本章结论  19-20
2 PT功率变换器的基础研究  20-30
  2.1 PT功率变换器的基本原理  20-24
    2.1.1 PT功率变换器的结构  20-22
    2.1.2 PT功率变换器的调节原理  22-24
  2.2 PT功率变换器主电路的设计和窄带控制的实现  24-30
    2.2.1 PT本身的性质  24-25
    2.2.2 主要技术指标  25
    2.2.3 输入匹配网路的提出  25-26
    2.2.4 功率因数校正电路的提出  26-30
3 PT功率变换器的设计和实验  30-58
  3.1 概述  30
  3.2 PT功率变换器主电路的设计和实验  30-48
    3.2.1 主电路的设计思路和设计方案  30-39
    3.2.2 输入匹配网络的设计  39-45
    3.2.3 主电路设计的仿真和实验验证  45-48
  3.3 PT功率变换器控制电路和驱动电路的设计  48-52
    3.3.1 PT功率变换器控制电路的设计和驱动芯片的选择  48-49
    3.3.2 PT功率变换器驱动电路的设计  49-52
  3.4 PT功率变换器控制电路的仿真验证  52-58
    3.4.1 单电压控制及其仿真  52-55
    3.4.2 电压电流控制及其仿真  55-58
4 PT功率变换器功率因数校正电路设计和实验  58-77
  4.1 功率因数校正电路的设计方案  58-60
  4.2 PT功率变换器的电荷泵功率因数校正电路设计  60-75
    4.2.1 电压源电荷泵功率因数校正电路设计和仿真  60-64
    4.2.2 电流源电荷泵功率因数校正电路设计和仿真  64-68
    4.2.3 输入电流连续的电荷泵功率因数校正电路设计，仿真和实验  68-75
  4.3 CIC-CPPFC电路设计方法在电子镇流器中的应用  75-77
结论  77-79
参考文献  79-82
附录A 150W PT功率变换器试验装置电路图  82-83
附录B 150W PT功率变换器驱动电路原理图  83-84
申请学位期间的研究成果及发表的学术论文  84-85
致谢  85

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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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