【摘要】：進入21世紀以來,隨著新型可再生清潔能源的發(fā)展,雙向變換器由于其可以通過單一拓撲進行能量雙向傳輸?shù)膬?yōu)勢,被廣泛應用于電源管理、航空航天、不間斷電源以及新能源汽車等領域中。然而雙向變換器作為高頻開關電源的一類,伴隨著技術的發(fā)展以及節(jié)能環(huán)保等需求的提高,人們對于變換器的體積和效率有了新的要求——高頻、高效及高功率密度。對此,本文從以下幾個方面進行優(yōu)化:(1)軟開關技術;(2)磁集成技術;(3)同步整流技術。根據(jù)上述系統(tǒng)要求,本文首先確定了研究方案即移相全橋/推挽雙向變換器,并對于這種變換器工作時推挽側固有的電壓尖峰問題產生機理進行了分析,并分別在高壓側與低壓側對拓撲進行了改進以抑制電壓尖峰的產生。對于電壓尖峰的抑制提高了系統(tǒng)的效率、降低了開關管電壓應力且更易于變換器實現(xiàn)軟開關。本文采用的雙向變換器工作于降壓模式時為方便參數(shù)設計常引入一個大體積諧振電感,為改進系統(tǒng)的功率密度,采用了磁集成的方法,將附加諧振電感與主變壓器集成,有效改善了變換器功率密度的同時降低了磁性元件帶來的損耗。為降低主變壓器漏感帶來的影響,采用回轉器電容模型對繞組結構進行優(yōu)化設計分析,分別比較了不同繞組結構對變壓器繞組的影響,結合有限元仿真分析得到了最優(yōu)的繞組結構,最終降低了趨膚效應與鄰近效應帶來的磁損。本文的拓撲開關管較多且存在諧振模態(tài),為方便得到變換器的小信號模型,采用簡化電路的小信號建模方法,通過將變換器在升壓與降壓工作方式下進行電路等效化簡得到其小信號模型。根據(jù)得出的傳遞函數(shù)及Bode圖,設計了II型補償網(wǎng)絡,在降壓模式下加入峰值電流環(huán)路,有效改善系統(tǒng)的動態(tài)特性。為了實現(xiàn)全負載范圍效率提升,采用了動態(tài)死區(qū)與同步整流控制策略,進一步在全負載范圍內提升系統(tǒng)效率且降低傳統(tǒng)整流方式帶來的電磁干擾等問題。最后搭建了額定輸出功率為500W的實驗樣機。當輸入電壓為400V,工作頻率為100kHz時,輸出電壓穩(wěn)定48V,變換器峰值效率為95.2%,實現(xiàn)了預定指標,對理論分析進行了有效驗證。
【圖文】：

(b) (c)圖 3-15 采用的立式 EI 變壓器 3D 仿真的數(shù)據(jù)中，，附加繞組與原副邊基本無耦合，且影響。并且通過改變附加繞組匝數(shù)得到如下電0000000 5 10 15 20 電感量（μH）
【學位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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本文編號：2630092