本文關(guān)鍵詞：一種新型大功率電源軟開關(guān)技術(shù)研究

  更多相關(guān)文章： 軟開關(guān)技術(shù) 大功率 移相全橋 小信號分析 MATLAB仿真

【摘要】：隨著開關(guān)電源研究的深入及應(yīng)用范圍的擴展,大功率開關(guān)電源在電力電子技術(shù)中占有越來越重要的位置。目前,開關(guān)電源正朝著高頻化、小型化、智能化方向發(fā)展,但傳統(tǒng)的PWM變換器中的開關(guān)器件工作在硬開關(guān)狀態(tài),隨著開關(guān)頻率的提高,會引起諸如開關(guān)損耗大、開關(guān)器件應(yīng)力高、電磁干擾嚴重等問題,這限制了其工作頻率的提高,由于軟開關(guān)技術(shù)能夠解決硬開關(guān)所帶來的問題,因此軟開關(guān)技術(shù)成為了開關(guān)電源的發(fā)展熱點,對其研究有著較大的意義。本文分析了傳統(tǒng)移相全橋ZVS PWM變換器的工作原理及關(guān)鍵技術(shù)問題,針對輕載情況下,傳統(tǒng)移相全橋ZVS PWM變換器的主開關(guān)管在開關(guān)過程會受到瞬間大電流應(yīng)力的問題,提出一種新型的大功率電源軟開關(guān)技術(shù),包括設(shè)計新型變換器拓撲及兩種控制策略,使新型變換器在重載時工作在ZVS狀態(tài),而在輕載時開關(guān)管又能免受瞬間大電流應(yīng)力的影響。本文針對變換器的主輸出為150V/400A的情況,設(shè)計了滿足要求的硬件電路,為新型變換器的反饋控制器設(shè)計和仿真實驗分析提供了所需參數(shù),硬件電路包括了輸入濾波電容、整流橋、高頻變壓器、功率開關(guān)管、輸出整流濾波電路、芯片與驅(qū)動電路、比較與采樣電路等。接著,本文使用狀態(tài)空間平均法對移相全橋ZVS PWM變換器進行小信號模型的建立與分析,并在此基礎(chǔ)上設(shè)計了系統(tǒng)的反饋控制器,最終獲得由理論計算法得到的不完全微分型PID控制器和由工程整定法得到的常規(guī)PI控制器。最后,本文基于MATLAB仿真軟件,對整個系統(tǒng)進行仿真模塊的搭建,并分別對基于不同控制策略的新型變換器在重輕載時的實驗波形進行分析,最終驗證了所設(shè)計的新型大功率電源軟開關(guān)技術(shù)的可行性。
【關(guān)鍵詞】：軟開關(guān)技術(shù) 大功率 移相全橋 小信號分析 MATLAB仿真
【學位授予單位】：華南理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 緒論9-14
• 1.1 研究背景與意義9-10
• 1.2 國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀10-13
• 1.3 本文研究內(nèi)容及結(jié)構(gòu)安排13-14
• 第二章 新型大功率電源軟開關(guān)技術(shù)的研究分析14-34
• 2.1 傳統(tǒng)移相全橋ZVS PWM變換器的分析14-24
• 2.1.1 傳統(tǒng)移相全橋ZVS PWM變換器的工作原理14-21
• 2.1.2 傳統(tǒng)移相全橋ZVS PWM變換器關(guān)鍵技術(shù)問題分析21-24
• 2.2 新型大功率電源軟開關(guān)技術(shù)的分析24-31
• 2.2.1 與傳統(tǒng)移相全橋ZVS PWM變換器的比較25-26
• 2.2.2 新型軟開關(guān)技術(shù)的深入分析26-31
• 2.3 反饋控制模式的選取31-33
• 2.3.1 電壓控制模式31-32
• 2.3.2 電流控制模式32-33
• 2.3.3 論文采用的控制模式33
• 2.4 本章小結(jié)33-34
• 第三章 新型變換器的硬件設(shè)計34-54
• 3.1 功率電路設(shè)計34-46
• 3.1.1 輸入濾波電容的設(shè)計34-37
• 3.1.2 整流橋的設(shè)計37
• 3.1.3 高頻變壓器的設(shè)計37-39
• 3.1.4 功率開關(guān)管的設(shè)計39-41
• 3.1.5 變壓器副邊整流二極管的設(shè)計41-42
• 3.1.6 輸出濾波電感的設(shè)計42-45
• 3.1.7 輸出濾波電容的設(shè)計45
• 3.1.8 軟啟動電路的設(shè)計45-46
• 3.2 控制電路設(shè)計46-52
• 3.2.1 隔離驅(qū)動電路設(shè)計47-49
• 3.2.2 變壓器原邊側(cè)電流的檢測電路設(shè)計49-50
• 3.2.3 諧振電容的電壓比較電路設(shè)計50-52
• 3.2.4 輸出電壓采樣電路設(shè)計52
• 3.3 本章小結(jié)52-54
• 第四章 新型變換器的反饋環(huán)路分析與設(shè)計54-67
• 4.1 移相全橋ZVS PWM變換器的小信號模型54-59
• 4.1.1 Buck變換器的小信號模型54-57
• 4.1.2 移相全橋ZVS PWM變換器小信號模型的建立57-59
• 4.2 系統(tǒng)性能分析與反饋控制器設(shè)計59-65
• 4.2.1 系統(tǒng)穩(wěn)定性分析59-61
• 4.2.2 反饋控制器設(shè)計61-65
• 4.3 本章小結(jié)65-67
• 第五章 新型大功率電源軟開關(guān)技術(shù)的仿真實驗分析67-86
• 5.1 仿真模塊搭建67-73
• 5.1.1 功率電路模塊67-68
• 5.1.2 驅(qū)動控制模塊68-73
• 5.1.3 反饋控制器模塊73
• 5.2 仿真實驗波形分析73-85
• 5.2.1 基于控制策略一的波形分析73-79
• 5.2.2 基于控制策略二的波形分析79-85
• 5.3 本章小結(jié)85-86
• 總結(jié)與展望86-87
• 參考文獻87-91
• 攻讀碩士學位期間取得的研究成果91-92
• 致謝92-93
• 附件93

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