本文選題：電力電子變壓器　切入點：LLC諧振變換器　出處：《中國礦業(yè)大學(xué)》2016年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：煤礦井下存在著各種電壓等級的電源以及電氣設(shè)備,供電系統(tǒng)十分復(fù)雜。為了滿足不同電壓等級的要求,目前井下常用傳統(tǒng)電力變壓器來進(jìn)行變壓和能量傳遞。這種變壓器制作工藝簡單、可靠性高,但是其價格高、體積龐大、空載損耗嚴(yán)重、控制不靈活,而且,如果出現(xiàn)電壓不平衡、諧波、閃變等現(xiàn)象,無法維護(hù)電力設(shè)備的正常工作。所以,現(xiàn)在亟待解決的問題是如何保證電氣設(shè)備在安全工作的情況下,給用戶供應(yīng)可靠穩(wěn)定的電能。電力電子變壓器(PET)應(yīng)運而生,它除了擁有傳統(tǒng)變壓器的功能外,還具備解決上述難題的能力,作為一種新型變壓器,值得深入研究。PET的DC-DC變換器是影響其工作效率和裝置體積重量的重要部分,本文以PET中DC-DC變換器為主要研究對象,分析了DC-DC變換器的作用以及帶來的問題,嘗試將軟開關(guān)技術(shù)應(yīng)用其中來降低損耗,促進(jìn)PET中DC-DC變換器的高頻化,在提高系統(tǒng)效率的同時,減小裝置體積和重量。本文首先通過對比不同應(yīng)用軟開關(guān)技術(shù)的變換器,確定了諧振變換器的優(yōu)勢,最終選擇全橋LLC諧振變換器為PET中DC-DC變換器。在對全橋LLC諧振變換器工作模式分析的基礎(chǔ)上,利用基波等效原理建立模型,通過分析直流增益特性、輸入阻抗特性、短路特性和空載特性,確定合適的k值與Q值,確定原邊開關(guān)管實現(xiàn)零電壓開通(ZVS)的條件�；谌珮騆LC諧振變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),分析其效率,研究其損耗主要來源,對各來源進(jìn)行分析并給出計算方法。然后,根據(jù)給出的指標(biāo),對全橋LLC諧振變換器的主電路進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計,主要有諧振參數(shù)的設(shè)計,利用磁集成思想,設(shè)計磁集成變壓器,可以大大減小變換器的體積和重量,并在參數(shù)設(shè)計的基礎(chǔ)上完成器件的選型。此外,對基于UCC25600的全橋LLC諧振變換器的控制電路進(jìn)行了設(shè)計,并根據(jù)給出的參數(shù),計算出各部分損耗,進(jìn)而計算出效率,結(jié)果滿足設(shè)計效率的要求。最后,利用PEmag和Maxwell仿真軟件設(shè)計磁集成變壓器,驗證磁集成變壓器參數(shù)。運用Matlab/simulink對PET中DC-DC變換器進(jìn)行仿真分析,根據(jù)理論研究及仿真結(jié)果,研制一臺全橋LLC諧振變換器樣機(jī)并搭建系統(tǒng)測試平臺,并對PET中DC-DC變換器進(jìn)行實驗研究,通過對測試得到的波形的分析,驗證了DC-DC變換器的理論研究和設(shè)計方法的正確性及有效性。
[Abstract]:In order to meet the requirements of different voltage levels, the power supply system is very complicated because of the existence of power supply and electrical equipment of various voltage levels in coal mine. At present, conventional power transformers are commonly used in downhole for transformer voltage and energy transfer. This kind of transformer has simple fabrication process and high reliability, but its price is high, volume is huge, no-load loss is serious, control is inflexible, and, If the voltage imbalance, harmonic, flicker and other phenomena, can not maintain the normal operation of power equipment. Therefore, the problem to be solved now is how to ensure the electrical equipment to work safely. Power electronic transformer (PET) emerges as the times require. It not only has the function of traditional transformer, but also has the ability to solve the above problems, as a new type of transformer. The DC-DC converter worth studying deeply is an important part that affects its working efficiency and device volume and weight. This paper takes the DC-DC converter in PET as the main research object, and analyzes the function and problems of DC-DC converter. The soft switching technology is applied to reduce the loss, promote the high frequency of DC-DC converter in PET, and reduce the volume and weight of the device while improving the system efficiency. The advantages of the resonant converter are determined, and the full-bridge LLC resonant converter is selected as the DC-DC converter in the PET. Based on the analysis of the operating mode of the full-bridge LLC resonant converter, the model is established by using the fundamental equivalent principle, and the DC gain characteristics are analyzed. The input impedance characteristic, short circuit characteristic and no-load characteristic, the appropriate k value and Q value, and the condition of realizing zero voltage switching on ZVS are determined. Based on the topology structure of full-bridge LLC resonant converter, the efficiency of the converter is analyzed. This paper studies the main source of loss, analyzes each source and gives the calculation method. Then, according to the index given, the main circuit of full-bridge LLC resonant converter is designed in detail, including the design of resonant parameters. By using the idea of magnetic integration, the design of magnetic integrated transformer can greatly reduce the volume and weight of the converter and complete the selection of the device on the basis of parameter design. The control circuit of full-bridge LLC resonant converter based on UCC25600 is designed. According to the given parameters, the loss of each part is calculated, and then the efficiency is calculated. The results meet the requirements of design efficiency. The magnetic integrated transformer is designed by using PEmag and Maxwell simulation software, and the parameters of the magnetic integrated transformer are verified. The DC-DC converter in PET is simulated and analyzed by Matlab/simulink. According to the theoretical research and simulation results, A prototype of a full-bridge LLC resonant converter is developed and a system testing platform is built. The experimental study of the DC-DC converter in PET is carried out, and the waveform obtained from the test is analyzed. The correctness and validity of the theoretical research and design method of DC-DC converter are verified.
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM41;TM46

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本文編號：1631093