發(fā)布時間：2020-07-18 08:21

【摘要】：傳統(tǒng)移相全橋變換器以其易于實現(xiàn)軟開關(guān)、結(jié)構(gòu)簡單及EMI特性好而應(yīng)用于各種領(lǐng)域,但其同時存在軟開關(guān)范圍受限、占空比丟失、原邊續(xù)流導(dǎo)通損耗及副邊二極管電壓尖峰等缺點。傳統(tǒng)電壓型移相全橋變換器為隔離降壓型拓撲,當(dāng)要求其具有高壓輸出能力時,變壓器匝比一般較大從而使線路上諸如漏感、匝間電容等寄生參數(shù)有明顯增大,進而放大了以上缺點,嚴(yán)重限制了傳統(tǒng)移相全橋變換器在諸如航天器電推進電源等大功率高電壓輸出場合的應(yīng)用。因此研究適用于高電壓輸出場合的改進型軟開關(guān)移相全橋拓撲顯得尤為重要。本文針對高電壓輸出的需求及目前應(yīng)用于該領(lǐng)域變換器的特性,提出了四種不同類型的高壓輸出變換器,具體研究內(nèi)容如下:針對傳統(tǒng)電壓型移相全橋變換器的特性,本文提出了一種帶諧振鉗位電路的高壓輸出變換器,減小輸出二極管的電壓應(yīng)力并確保主功率開關(guān)管能在較寬的負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開通。本文研究變換器不同工作模式下的各種工作狀態(tài),分析了輸出濾波電感電流紋波、主功率開關(guān)管軟開關(guān)條件及副邊整流橋電壓應(yīng)力等特性并給出了相應(yīng)的拓撲參數(shù)。為改善電流饋電型移相全橋變換器滯后橋臂無法實現(xiàn)零電壓開通的缺點,提出了一種混合了LLC諧振變換器與電流饋電移相全橋變換器特點的高壓輸出變換器。該變換器采用了共用滯后橋臂開關(guān)管的策略,在無任何輔助軟開關(guān)電路的情況下能確保所有開關(guān)管在較寬的負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開通。針對高電壓輸出的需求,本文采用了副端串聯(lián)輸出的結(jié)構(gòu),減小了輸出二極管的電壓應(yīng)力,同時分析了變換器的工作原理,并給出了變換器直流增益、斷續(xù)模式最大占空比設(shè)計、軟開關(guān)條件、變壓器磁集成結(jié)構(gòu)及相關(guān)的拓撲參數(shù)。為滿足寬電壓輸出范圍的需求,本文提出了一個原副邊移相控制的零電壓零電流開關(guān)(ZVZCS)移相全橋變換器。該變換器采用“原邊共用超前橋臂開關(guān)管,副邊串聯(lián)輸出”的結(jié)構(gòu),減小了副邊功率器件電壓應(yīng)力的同時確保開關(guān)管能夠在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)ZVZCS。本文采用了原副邊連續(xù)移相控制策略,進而能夠?qū)﹄娏黟侂娨葡嗳珮蜃儞Q器及副邊移相全橋變換器輸出電壓進行順序控制,從而確�？傒敵鲭妷涸谳^寬輸出電壓范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)以滿足寬電壓輸出范圍的需求。本文同時分析了變換器不同移相控制模式下的工作原理及軟開關(guān)條件,并給出了直流增益及相關(guān)的拓撲參數(shù)。最后,針對電流饋電移相全橋拓撲的問題,本文提出了一種交錯并聯(lián)磁集成電流饋電移相全橋變換器。該變換器采用了交錯并聯(lián)技術(shù)減小了開關(guān)管電流應(yīng)力及濾波電容電流紋波,同時提出了一種連接于兩相滯后橋臂中點的輔助軟開關(guān)電路,從而解決了電流饋電移相全橋變換器滯后橋臂開關(guān)管無法實現(xiàn)零電壓開通的問題。針對交流電感損耗較大的問題,文章提出了一種新型的磁集成結(jié)構(gòu)將原邊串聯(lián)交流電感集成于主功率變壓器內(nèi),提高了變換器效率及功率密度。文章同時分析了變換器工作原理,對直流增益、交流電感斷續(xù)工作模式、輸入電流紋波及開關(guān)管軟開關(guān)條件等變換器特性進行研究,給出了相應(yīng)的拓撲參數(shù)設(shè)計步驟并進行了相應(yīng)的實驗驗證及分析。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM46
【圖文】：

第 1 章 緒 論性能[21-28]。為減小副邊整流管上的電壓尖峰，文獻器原邊引入兩個鉗位二極管的移相全橋變換器，其電變換器在變壓器原邊串聯(lián)了一個額外電感來提高軟過程中，該電感通過鉗位二極管續(xù)流從而不與副邊二有效地減小了變換器副邊整流管上電壓尖峰及電壓振聯(lián)電感及變壓器的位置優(yōu)化了鉗位二極管的工作情況

為減小副邊整流管上的電壓尖峰，文獻[11]和[23]提出了一種變壓器原邊引入兩個鉗位二極管的移相全橋變換器，其電路原理圖如圖1-2所示。該變換器在變壓器原邊串聯(lián)了一個額外電感來提高軟開關(guān)范圍，而在開關(guān)管換流過程中，該電感通過鉗位二極管續(xù)流從而不與副邊二極管寄生電容諧振，因此有效地減小了變換器副邊整流管上電壓尖峰及電壓振蕩。文獻[29]通過交換串聯(lián)電感及變壓器的位置優(yōu)化了鉗位二極管的工作情況。圖 1-1 傳統(tǒng)電壓型移相全橋拓撲結(jié)構(gòu)圖Fig. 1-1 Diagram of the conventional phase-shift full-bridge(PSFB) converter圖 1-2 變壓器原邊引入兩個鉗位二極管的移相全橋變換器Fig. 1-2 Phase-shift full-bridge(PSFB) converter with two clamping diodes in the primary近年來，學(xué)者們逐漸將注意力轉(zhuǎn)向了零電壓零電流開關(guān)（ZVZCS）移相全橋變換器，該類變換器的主要特點是可通過各種不同的方式復(fù)位原邊續(xù)流電流，從而使滯后橋臂開關(guān)管工作于零電流關(guān)斷狀態(tài)，同時還能大大減小變換器原邊續(xù)流導(dǎo)通損耗[30-43]。圖 1-3 為帶飽和電感及隔直電容的 ZVZCS 移相全橋變換器[30]，該變換器在功率變壓器原邊串聯(lián)了一個飽和電感及一個較小容值的隔直電容

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)博士學(xué)位論文管能夠?qū)崿F(xiàn)零電流關(guān)斷。然而，由于飽和電感的引入，題更為嚴(yán)重。另外，飽和電感的鐵損較大，對變換器的。文獻[31]提出了一個滯后橋臂串聯(lián)二極管的 ZVZCS 撲結(jié)構(gòu)圖如圖 1-4 所示，該拓撲同樣利用隔直電容來復(fù)。與[30]不同的是，該拓撲利用串聯(lián)于滯后橋臂上的二，確保滯后橋臂開關(guān)管能夠零電流關(guān)斷，然而二極管的不利于變換器整體效率的提高。文獻[32]和[33]利用耦電流，然而該方式將增大輸出濾波電感電流紋波。同時使副邊二極管上的電壓振蕩更為劇烈，因此該類拓撲不。圖 1-5 為帶耦合電感濾波器的 ZVZCS 移相全橋變換

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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本文編號：2760648