發(fā)布時間：2020-04-16 22:22

【摘要】：進(jìn)入21世紀(jì)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?fù)溥M(jìn)行能量雙向傳輸?shù)膬?yōu)勢,被廣泛應(yīng)用于電源管理、航空航天、不間斷電源以及新能源汽車等領(lǐng)域中。然而雙向變換器作為高頻開關(guān)電源的一類,伴隨著技術(shù)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(jìn)行優(yōu)化:(1)軟開關(guān)技術(shù);(2)磁集成技術(shù);(3)同步整流技術(shù)。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(cè)固有的電壓尖峰問題產(chǎn)生機(jī)理進(jìn)行了分析,并分別在高壓側(cè)與低壓側(cè)對拓?fù)溥M(jìn)行了改進(jìn)以抑制電壓尖峰的產(chǎn)生。對于電壓尖峰的抑制提高了系統(tǒng)的效率、降低了開關(guān)管電壓應(yīng)力且更易于變換器實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)。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(shè)計(jì)常引入一個大體積諧振電感,為改進(jìn)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(zhuǎn)器電容模型對繞組結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)分析,分別比較了不同繞組結(jié)構(gòu)對變壓器繞組的影響,結(jié)合有限元仿真分析得到了最優(yōu)的繞組結(jié)構(gòu),最終降低了趨膚效應(yīng)與鄰近效應(yīng)帶來的磁損。本文的拓?fù)溟_關(guān)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(jìn)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(shè)計(jì)了II型補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò),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(shí)現(xiàn)全負(fù)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(jìn)一步在全負(fù)載范圍內(nèi)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(shí)驗(yàn)樣機(jī)。當(dāng)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(shí)現(xiàn)了預(yù)定指標(biāo),對理論分析進(jìn)行了有效驗(yàn)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(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TM46

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本文編號：2630092