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数字控制零电流转换全桥DC/DC变换器研究

作　者: 王斌
导　师: 刘星桥
学　校: 江苏大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 零电流转换(ZCT) 零电流开关(ZCS) 全桥变换器 数字控制 LPC2214
分类号: TM464
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要


软开关技术是功率变换器高频化、高功率密度化的关键技术,已成为现代电力电子技术研究的热点之一。微处理器的发展促进了功率变换器从模拟控制向数字控制的转化,采用数字控制技术可简化控制电路,提高系统的可靠性、控制灵活性、通用性以及智能化程度。本文立足于将开关电源的高频化和数字化相结合,提出了一种基于ARM控制的零电流转换(ZCT)全桥DC/DC变换器。论文分析了该新型变换器的工作原理,推导了变换器各种状态时的参数计算方程;设计了以ARM芯片LPC2214为核心的数字化控制系统,通过软件设计实现了PWM移相控制信号的输出;运用Pspice9.2软件成功地对变换器进行了仿真,分析了各参数对变换器性能的影响,并得出了变换器的优化设计参数;最后研制出基于该新型拓扑和数字化控制策略的1千瓦移相控制零电流转换软开关电源,给出了其主电路、控制电路、驱动电路、保护电路及高频变压器等的设计计算,并在实验样机上测量出了实际运行时的波形。实验结果表明:主电路参数设计正确、合理,满足变换器设计要求;所有开关管成功实现了ZCS,副边整流二级管实现了软转换,且具有辅助电路结构简单,整体效率高等优点;控制系统硬件结构简单、集成度高,控制软件工作正常,正确实现了所有功能,从而验证了所选方案的正确性。

全文目录


摘要  5-6
ABSTRACT  6-7
目录  7-9
第一章 绪论  9-22
  1.1 引言  9-12
    1.1.1 功率变换器分类  9-10
    1.1.2 软开关功率变换器的发展  10-12
  1.2 全桥变换器  12-17
    1.2.1 全桥变换器简介  12-13
    1.2.2 全桥变换器控制策略  13-14
    1.2.3 软开关全桥变换器  14-17
  1.3 数字控制开关电源  17-19
    1.3.1 数字控制技术的发展  17-18
    1.3.2 开关电源的数字控制  18-19
  1.4 国内外研究现状  19-20
  1.5 本文主要研究内容  20-22
第二章 新型ZCT全桥变换器工作原理  22-30
  2.1 新型ZCT电路概述  22-23
  2.2 新型ZCT全桥变换器工作原理分析  23-26
  2.3 新型ZCT全桥DC/DC变换器关键问题分析  26-29
    2.3.1 轻载时的拓扑分析  26
    2.3.2 主开关管零电流开关条件  26-27
    2.3.3 辅助电路开关管零电流开关条件  27
    2.3.4 辅助二极管的软转换  27-28
    2.3.5 有关辅助电路的改进  28
    2.3.6 功率损耗分析  28-29
  2.4 本章小结  29-30
第三章 数字控制系统设计  30-48
  3.1 开关电源数字化控制概述  30-35
    3.1.1 数字电源精度分析  31-32
    3.1.2 数控电源抗干扰技术  32-35
  3.2 数字控制设计  35-38
    3.2.1 控制策略和控制算法  35-36
    3.2.2 调节器设计方法  36-38
  3.3 控制程序设计  38-47
    3.3.1 LPC2214简介  38-41
    3.3.2 控制方案  41-42
    3.3.3 软件设计  42-47
  3.4 本章小结  47-48
第四章 48V/20A数字控制开关电源设计  48-63
  4.1 主电路结构  48-49
  4.2 控制及驱动电路  49-50
  4.3 保护电路  50-53
    4.3.1 软启动  51
    4.3.2 保护电路  51-53
  4.4 主电路参数计算  53-62
    4.4.1 输入滤波电容的选择  53-54
    4.4.2 高频变压器设计  54-57
    4.4.3 谐振电路设计  57-59
    4.4.4 输出滤波电感设计  59-60
    4.4.5 输出滤波电容选择  60
    4.4.6 主功率管和辅助开关管的选择  60-61
    4.4.7 输出整流二极管的选择  61
    4.4.8 辅助电路二极管的选择  61-62
  4.5 本章小结  62-63
第五章 仿真与实验  63-77
  5.1 PSPICE仿真  63-73
    5.1.1 PSPICE软件简介  63
    5.1.2 仿真参数与设置  63-65
    5.1.3 仿真波形  65-73
  5.2 样机实验结果  73-76
    5.2.1 实验波形及分析  73-76
    5.2.2 实验结论  76
  5.3 本章小结  76-77
第六章 结论与展望  77-79
  6.1 全文总结  77
  6.2 进一步研究工作  77-79
参考文献  79-81
致谢  81-82
在学期间发表的论文  82

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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 > 逆变器
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