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高频隔离多电平交流变换器的拓扑推衍方法研究

作　者: 王涛
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: AC/AC变换器三电平技术回路构造法反激正激高频隔离变压器
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

论文首先讲述了AC/AC变换器的现状和发展,然后从多个方面对AC/AC变换器进行归纳和分类,接着论文讲述了现在比较流行的几种AC/AC变换器的控制方法,然后讲述了三电平技术的现状与发展。基于以上归纳,论文归纳了如何将两电平变换器改进成三电平变换器,并从中举例了一种方法,即回路构造法。然后将回路构造法分别应用于Sepic、Zeta、Cuk、Buck、Boos、Buck-Boost、Flyback变换器中,并重点分析了反激高频隔离三电平AC/AC变换器和由反激变换器变换而来的正激高频隔离三电平AC/AC变换器,并将反激高频隔离三电平AC/AC变换器做成了样机,同时分析了实验结果。论文着重研究了正激、反激高频隔离三电平AC/AC变换器的推导过程、工作原理等问题,并采用状态空间平均法得出其输入输出的关系。同时论文采用了电压瞬时值反馈高频交流斩波控制策略。在设计过程中,先对电路拓扑进行理论上的可行性的分析,其次采用Saber软件仿真分析,证明了其理论的可行性和原理的正确性。在Saber仿真的过程中,电路参数的选取采用计算和经验相结合的方法,经过多次仿真调试,基本确认了电路的参数,为后来的样机调试提供了参考。最后进行了样机的参数设计,制作和调试,测试结果基本满足设计的要求。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-8
图表目录  8-11
1 绪论  11-17
  1.1 AC/AC变换技术  11
  1.2 AC/AC变换器的控制技术  11-13
    1.2.1 电压型控制  11-12
    1.2.2 峰-谷值电流型控制  12
    1.2.3 平均值电流型控制  12
    1.2.4 单周期控制  12
    1.2.5 数字控制  12-13
  1.3 三电平技术在AC/AC变换器中的应用  13-16
    1.3.1 三电平技术的由来和发展  13-14
    1.3.2 三电平技术在AC/AC变换器中的应用  14-16
  1.4 课题研究内容及研究意义  16-17
    1.4.1 课题研究主要内容  16
    1.4.2 课题研究意义  16-17
2 构造多电平拓扑结构的基本方法  17-27
  2.1 回路法  17-19
  2.2 级联法  19-20
  2.3 模块法  20-23
    2.3.1 输入端串联,输出端串联的构成方法  21
    2.3.2 输入端串联,输出端同相并联的构成方法  21-22
    2.3.3 输入端反相并联,输出端保持不变的构成方法  22
    2.3.4 输入端和输出端之间的各种组合  22-23
  2.4 反向构造三电平的优缺点  23-25
  2.5 小结  25-27
3 回路构造法在诸电路中的推广与应用  27-45
  3.1 回路构造法的来源  27-28
  3.2 DC/DC变换器和AC/AC变换器之间的变换关系  28
  3.3 非隔离的变换器和隔离变换器之间的转换  28-29
  3.4 回路构造法在Sepic电路中的应用  29-31
  3.5 回路构造法在Zeta电路中的应用  31-33
  3.6 回路构造法在Cuk电路中的应用  33-35
  3.7 回路构造法在Buck电路中的应用  35-37
  3.8 回路构造法在Boost电路中的应用  37-39
  3.9 回路构造法在Buck-Boost电路中的应用  39-41
  3.10 回路构造法在Flyback电路中的应用  41-42
  3.11 小结  42-45
4 回路构造法在Flyback、Forward变换器中的应用与衍生  45-89
  4.1 反激高频隔离三电平AC/AC变换器  45-59
    4.1.1 反激高频隔离三电平AC/AC变换器的四种工作模式  46-51
    4.1.2 反激高频隔离三电平AC/AC变换器的公式推导  51-57
    4.1.3 反激高频隔离三电平AC/AC变换器的功率管电压应力分析  57-59
  4.2 正激高频隔离三电平AC/AC变换器  59-72
    4.2.1 正激高频隔离多电平AC/AC变换器的四种工作模式  59-64
    4.2.2 正激高频隔离三电平AC/AC变换器的公式推导  64-70
    4.2.3 正激高频隔离三电平AC/AC变换器的功率管电压应力分析  70-72
  4.3 反激、正激高频隔离三电平AC/AC变换器的比较研究  72
  4.4 反激、正激高频隔离三电平AC/AC变换器控制电路设计  72-75
  4.5 反激高频隔离三电平DC/DC变换器仿真实验研究  75-76
  4.6 反激、正激高频隔离三电平AC/AC变换器仿真实验研究  76-88
    4.6.1 仿真实验参数环境  76
    4.6.2 反激高频隔离三电平AC/AC变换器仿真实验结果与讨论  76-82
    4.6.3 正激高频隔离三电平AC/AC变换器仿真实验结果与讨论  82-88
  4.7 小结  88-89
5 反激高频隔离三电平AC/AC变换器样机制作与实验研究  89-101
  5.1 反激高频隔离三电平AC/AC变换器样机结构  89
  5.2 功率电路与元件参数选型设计  89-93
    5.2.1 输入滤波电感设计  90-91
    5.2.2 输出滤波电容设计  91
    5.2.3 高频隔离变压器设计  91-92
    5.2.4 功率开关管的选择  92-93
  5.3 控制电路设计  93-95
    5.3.1 正弦基准电路  93
    5.3.2 误差放大电路  93
    5.3.3 三角波发生电路  93-94
    5.3.4 控制信号生成电路  94-95
    5.3.5 隔离驱动电路  95
  5.4 实验研究与结果分析  95-100
    5.4.1 控制电路调试  95-98
    5.4.2 样机加电试验  98-100
  5.5 小结  100-101
6 论文结论  101-103
致谢  103-105
参考文献  105-109
附录  109-110

高频隔离多电平交流变换器的拓扑推衍方法研究

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