本文選題：軟開關　切入點：輔助諧振電路　出處：《鄭州大學》2017年碩士論文

【摘要】：近年來,由于國家能源發(fā)展策略出現(xiàn)新變化,以風力發(fā)電、太陽能光伏發(fā)電為代表的新能源發(fā)電系統(tǒng)得到國家政策的大力支持,從裝機容量方面來看,其投入力度已經(jīng)達到世界領先水平。但隨著新能源發(fā)電系統(tǒng)的高速發(fā)展和推廣,其關鍵設備開關DC-DC變換器的要求也越來越高。因此本論文對于寬輸入范圍特點的高增益軟開關DC-DC變換器展開系統(tǒng)地研究工作,可解決風力發(fā)電機、太陽能電池陣列等新能源供電裝置提供的輸入電壓等級低、輸入電壓變化范圍寬、新能源發(fā)電系統(tǒng)能量傳輸效率不穩(wěn)定等問題,這具有重要研究意義。本論文介紹了高增益開關DC-DC變換器和軟開關DC-DC變換器的研究現(xiàn)狀,選取了幾種常見的高增益開關DC-DC變換器結構和軟開關DC-DC變換器結構,簡要闡述了各類變換器結構的工作原理,并對比每類變換器的優(yōu)缺點。經(jīng)比較發(fā)現(xiàn),二次型Boost變換器結構最符合新能源發(fā)電系統(tǒng)的應用設備要求。本論文深入分析了二次型Boost變換器結構,根據(jù)變換器中兩個主電感能量變換狀態(tài)的不同,將二次型Boost變換器分為CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM四種類型。本論文分別對每類二次型Boost變換器的工作原理、變換器工作特性和能量傳遞模式等方面進行了詳細地理論研究。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn),二次型Boost變換器能夠提供高電壓增益,拓寬輸入電壓范圍,但存在開關損耗較高,電能變換率低等問題。為了解決二次型Boost變換器的上述問題并維持其優(yōu)勢,本論文設計并研究了一種新型輔助諧振軟開關(Auxiliary Resonant Soft-Switching,ARSS)二次型Boost變換器,在基本二次型Boost變換器結構中設計了一個輔助諧振軟開關電路結構。本論文細致地分析了ARSS二次型Boost變換器的電路結構和基本工作原理,介紹了該變換器在各開關模態(tài)的工作過程和主要工作波形,并對變換器開關管通斷關系、輸出特性、電壓電流應力、軟開關條件等進行了系統(tǒng)地理論研究。研究結果表明,ARSS二次型Boost器中主開關和輔助開關能夠在零電壓條件下實現(xiàn)軟開關變換,提高電能變換效率,并且能夠提供比傳統(tǒng)的軟開關二次型Boost變換器更高的電壓增益,擁有更寬的輸入電壓范圍。為了驗證上述理論分析的正確性,本論文選取合適的電路元件及參數(shù),在MATLAB/Simulink平臺搭建了基本二次型Boost變換器和ARSS二次型Boost變換器地仿真電路模型,并設計了基于FPGA-EP4CE15F17C8的ARSS二次型Boost變換器實驗樣機,進行相應的仿真和實驗,分析仿真和實驗結果。最終,仿真結果和實驗結果同上述地理論分析結論一致,驗證了理論分析的正確性,也體現(xiàn)了本論文設計的ARSS二次型Boost變換器擁有一定的優(yōu)越性和創(chuàng)新性,能夠滿足新能源發(fā)電系統(tǒng)對開關DC-DC變換器更高的應用設備要求。
[Abstract]:In recent years, due to the new changes in the national energy development strategy, the new energy generation system, represented by wind power generation and solar photovoltaic power generation, has been strongly supported by the national policy. From the point of view of installed capacity,Its investment has reached the world's leading level.However, with the rapid development and popularization of the new energy generation system, the requirements of switching DC-DC converter, the key equipment, are becoming higher and higher.Therefore, in this paper, the high gain soft-switching DC-DC converter with wide input range can be studied systematically, which can solve the problem of low input voltage level provided by new energy supply devices such as wind turbine, solar cell array and so on.It is of great significance to study such problems as wide range of input voltage and unstable energy transmission efficiency of new energy generation system.This paper introduces the research status of high gain switching DC-DC converters and soft switching DC-DC converters, selects several common high gain switching DC-DC converters and soft switching DC-DC converters, and briefly describes the working principles of all kinds of converters.The advantages and disadvantages of each kind of converter are compared.By comparison, it is found that the secondary Boost converter structure is the most suitable for the application equipment requirements of the new energy generation system.In this paper, the structure of the quadratic Boost converter is analyzed in depth. According to the difference of the energy conversion states of the two main inductors in the converter, the quadratic Boost converter is divided into four types: CCM-CCM, CCM-DCM, DCM-CCM and DCM-DCM.In this paper, the working principle, operating characteristics and energy transfer mode of each kind of quadratic Boost converter are studied in detail.It is found that the quadratic Boost converter can provide high voltage gain and widen the input voltage range, but there are some problems such as high switching loss and low power conversion rate.In order to solve the above problems of quadratic Boost converter and maintain its advantages, a new auxiliary resonant soft switching Resonant switching Boost converter is designed and studied in this paper.An auxiliary resonant soft switching circuit is designed in the basic quadratic Boost converter structure.In this paper, the circuit structure and basic working principle of ARSS secondary Boost converter are analyzed in detail. The working process and main working waveforms of the converter in each switching mode are introduced, and the switching relationship and output characteristics of the converter are also discussed.Voltage and current stress and soft switching conditions are studied systematically.The results show that the main switch and auxiliary switch can achieve soft switching at zero voltage, improve the efficiency of power conversion, and can provide higher voltage gain than the traditional soft-switching quadratic Boost converter.Has a wider input voltage range.In order to verify the correctness of the above theoretical analysis, this paper selects the appropriate circuit components and parameters, and builds the basic quadratic Boost converter and ARSS quadratic Boost converter simulation circuit model on the MATLAB/Simulink platform.An experimental prototype of ARSS quadratic Boost converter based on FPGA-EP4CE15F17C8 is designed, and the corresponding simulation and experiment are carried out, and the simulation and experimental results are analyzed.Finally, the simulation results and experimental results are consistent with the conclusions of the above theoretical analysis, which verify the correctness of the theoretical analysis, and also reflect the superiority and innovation of the ARSS quadratic Boost converter designed in this paper.Can meet the new energy generation system for switching DC-DC converter higher application equipment requirements.
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TM46

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 魏正紅;一個向量二次型均值公式的應用[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);1996年S1期

2 董祖引,周繼東;二次型極值及其推廣的幾個結論[J];河海大學學報(自然科學版);2000年04期

3 王孝武 ,李斌;二次型加權陣的選擇及最優(yōu)調(diào)節(jié)器的設計[J];合肥工業(yè)大學學報(自然科學版);1988年01期

4 薛蓉華;;二次型性質的若干應用[J];福建工程學院學報;2011年03期

5 李安龍;王克勤;;二次型最優(yōu)系統(tǒng)逆問題——頻率條件、最優(yōu)權陣構造和最優(yōu)指標確界[J];海軍工程學院學報;1983年04期

6 劉洪于;方洋旺;張平;高翔;劉萬俊;;離散時間隨機二次型和指數(shù)型微分對策控制[J];火力與指揮控制;2013年09期

7 李輝;二次型的條件正定與條件負定新判據(jù)[J];沈陽工業(yè)大學學報;2000年05期

8 李齊;;二次型指標最優(yōu)設計中Q陣的仿真尋優(yōu)及其在調(diào)速系統(tǒng)中的應用[J];電氣傳動;1982年06期

9 王曉峰,王廣雄,王昕宇;二次型鎮(zhèn)鎮(zhèn)定和 H_∞ 擾動抑制[J];電機與控制學報;1998年04期

10 肖淑賢;含多個參數(shù)的實齊二次型的正定性[J];華中理工大學學報;1989年04期

相關會議論文 前9條

1 徐望寶;陳雪波;;仿坐標變換與廣義二次型方法[A];第25屆中國控制會議論文集（上冊）[C];2006年

2 何廣乾;林春哲;;任意二次型雙曲面扁薄殼的基本解[A];第一屆空間結構學術交流會論文集（第二卷）[C];1982年

3 楊銘澤;陳錦云;;軟開關技術綜述[A];中國電工技術學會電力電子學會第八屆學術年會論文集[C];2002年

4 王京梅;蘭中文;余忠;王豪才;;全橋結構中的無源、無損耗軟開關技術[A];中國儀器儀表學會第五屆青年學術會議論文集[C];2003年

5 張勇;馬鐵軍;陳剛;楊思乾;劉金合;;拓撲參數(shù)對點焊逆變電源軟開關的影響[A];陜西省焊接學術會議論文集[C];2006年

6 趙智江;段紅海;李力;武佩軒;;大容量諧振軟開關弧焊逆變電源的設計[A];第六屆21世紀中國焊接技術研討會暨第四屆計算機在焊接中的應用交流會論文�？痆C];2004年

7 王慧貞;童永勝;嚴仰光;;250VA 400Hz軟開關逆變電源研制[A];第二屆全國特種電源與元器件年會論文集[C];2002年

8 趙鵬;李昶志;楊明皓;;軟開關技術在BUCK電路中的應用[A];中國農(nóng)業(yè)工程學會電氣信息與自動化專業(yè)委員會、中國電機工程學會農(nóng)村電氣化分會科技與教育專委會2010年學術年會論文摘要[C];2010年

9 舒欣梅;張代潤;;ZVT PWM軟開關功率變換器的改進及仿真分析[A];展望新世紀——’02學術年會論文集[C];2002年

相關博士學位論文 前7條

1 沈啟慶;可由一類二次型表示的素數(shù)的密度[D];南京大學;2013年

2 胡立群;變量為二次型的除數(shù)函數(shù)和自守L函數(shù)傅里葉系數(shù)均值問題[D];山東大學;2016年

3 張聰;混合動力汽車實時能量優(yōu)化管理策略研究[D];天津大學;2015年

4 楊平;二次型Boost變換器研究[D];西南交通大學;2013年

5 劉進;高斯過程二次型及其應用[D];清華大學;2013年

6 唐春森;非接觸電能傳輸系統(tǒng)軟開關工作點研究及應用[D];重慶大學;2009年

7 陳剛;軟開關雙向DC-DC變換器的研究[D];浙江大學;2001年

相關碩士學位論文 前10條

1 李想;輔助諧振軟開關二次型Boost變換器[D];鄭州大學;2017年

2 李坤鵬;開關電感二次型Boost變換器研究[D];北京信息科技大學;2016年

3 巫旺;二次型DC-DC變換器的單周控制研究[D];西南交通大學;2016年

4 楊非易;分片線性和二次型Ev-SVM的幾何刻畫[D];哈爾濱工業(yè)大學;2016年

5 王蕊;改進型二次型DC/DC變換器的研究[D];重慶大學;2016年

6 賀海麗;基于SVM的風機系統(tǒng)二次型優(yōu)化跟蹤控制[D];北京交通大學;2017年

7 張建豐;高效率高升壓增益二次型DC-DC變換器研究[D];西南交通大學;2017年

8 胡俊美;二元二次型理論的發(fā)展演化[D];河北師范大學;2006年

9 董政;二次型Boost PFC變換器研究[D];西南交通大學;2013年

10 皮慶華;小區(qū)間上的Borwein-choi猜想[D];山東大學;2008年

，

本文編號：1711472