本文關(guān)鍵詞：基于記憶元件的軟開關(guān)技術(shù)研究

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【摘要】：電源裝置高頻化,造成開關(guān)器件損耗增加,電磁干擾嚴(yán)重。軟開關(guān)技術(shù)被證明可以有效的解決上述問題,然而其諧振頻率與負(fù)載大小、開關(guān)頻率有著密切的關(guān)系,所以存在一些固有的缺陷,如無法適應(yīng)變化的負(fù)載;功率開關(guān)器件因承受過大的電壓或電流應(yīng)力,易于損壞;輔助電感、電容增加了裝置的體積和重量,降低了功率密度等,所以急需一種新的思路來改善軟開關(guān)技術(shù)的上述缺點(diǎn)。憶阻器、憶容器和憶感器的提出是電路與系統(tǒng)領(lǐng)域一個重要的里程碑。記憶元件憑借納米尺寸、低功耗、集成密度高等優(yōu)點(diǎn),可以有效的減少現(xiàn)有軟開關(guān)變換器的尺寸,提高集成密度,且記憶元件特殊的非線性特性還有望進(jìn)一步改善軟開關(guān)的性能。本文首先將記憶元件應(yīng)用于軟開關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)—諧振電路當(dāng)中,研究其相關(guān)特性,探索了應(yīng)用記憶元件改善軟開關(guān)電路性能的可能。本文的主要研究內(nèi)容及成果如下:(1)構(gòu)造了憶阻器、憶容器和憶感器的數(shù)學(xué)模型,研究其相關(guān)動力學(xué)特性,并搭建了電路仿真SPICE模型。(2)研究了基于記憶元件諧振電路的相關(guān)特性,并與傳統(tǒng)諧振電路進(jìn)行對比。分別建立了憶阻值、憶容值、憶感值調(diào)節(jié)電路,以實現(xiàn)諧振頻率可調(diào)的諧振電路,為下一步實現(xiàn)諧振頻率可調(diào)的軟開關(guān)變換器奠定基礎(chǔ)。(3)以傳統(tǒng)的Buck電路為重點(diǎn)研究對象,完成了基于憶容器的零電流開關(guān)Buck準(zhǔn)諧振變換器(Buck ZCS QRC)的設(shè)計,與傳統(tǒng)變換器進(jìn)行對比,證明了其可以實現(xiàn)零電流關(guān)斷的功能,且可以更好的適應(yīng)變化的負(fù)載。通過容值調(diào)節(jié)電路調(diào)節(jié)變換器的諧振頻率,實現(xiàn)諧振頻率可調(diào)的Buck ZCS QRC變換器,其還可以適度的減少開關(guān)管的電流應(yīng)力和憶容器兩端的電壓應(yīng)力。(4)理論分析與仿真驗證了基于憶容器的零電流開關(guān)PWM變換器(Buck ZCS PWM)可以實現(xiàn)零電流關(guān)斷,且比傳統(tǒng)Buck ZCS PWM變化器具有更高的輸出功率,更快的穩(wěn)定速度,更低的開關(guān)管電流應(yīng)力和續(xù)流二極管電壓應(yīng)力,具有更少的突變與振蕩,減少了開關(guān)噪聲,且開關(guān)管電流的高次諧波含量更低,減少了諧波干擾。利用記憶元件的相關(guān)特性探索其在軟開關(guān)技術(shù)中的應(yīng)用,為解決目前軟開關(guān)技術(shù)存在的問題提供了一種新的途徑,且拓寬了記憶元件的應(yīng)用范圍。
【關(guān)鍵詞】：憶阻器 憶容器 憶感器 諧振電路 軟開關(guān) 數(shù)值分析 電路仿真
【學(xué)位授予單位】：華南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 第一章 緒論11-20
• 1.1 課題的研究背景和意義11-12
• 1.2 軟開關(guān)變換器的研究現(xiàn)狀12-16
• 1.2.1 準(zhǔn)諧振變換器13-14
• 1.2.2 零開關(guān)PWM變換器14-15
• 1.2.3 零轉(zhuǎn)換PWM變換器15
• 1.2.4 移相全橋軟開關(guān)變換器15-16
• 1.3 記憶元件的研究現(xiàn)狀16-18
• 1.4 本文主要研究內(nèi)容與章節(jié)安排18-19
• 1.5 本章小結(jié)19-20
• 第二章 記憶元件的建模與仿真20-33
• 2.1 憶阻器20-24
• 2.1.1 憶阻器的理論基礎(chǔ)及數(shù)學(xué)模型20-21
• 2.1.2 憶阻器的Simulink建模和數(shù)值分析21-23
• 2.1.3 憶阻器的SPICE電路模型23-24
• 2.2 憶容器24-28
• 2.2.1 憶容器的理論基礎(chǔ)及數(shù)學(xué)模型24-26
• 2.2.2 憶容器的Simulink建模和數(shù)值分析26-27
• 2.2.3 憶容器的SPICE電路模型27-28
• 2.3 憶感器28-32
• 2.3.1 憶感器的理論基礎(chǔ)及數(shù)學(xué)模型28-29
• 2.3.2 憶感器的Simulink建模和數(shù)值分析29-31
• 2.3.3 憶感器的SPICE電路模型31-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 第三章 基于記憶元件諧振電路的研究33-50
• 3.1 基于憶阻器的串聯(lián)諧振電路的特性研究33-37
• 3.1.1 基于憶阻器的串聯(lián)諧振電路的理論基礎(chǔ)33
• 3.1.2 基于憶阻器的串聯(lián)諧振電路的仿真分析33-36
• 3.1.3 阻值調(diào)節(jié)電路的研究36-37
• 3.1.4 阻值調(diào)節(jié)電路的仿真37
• 3.2 基于憶感器的并聯(lián)諧振電路的特性研究37-43
• 3.2.1 基于憶感器的并聯(lián)諧振電路的理論基礎(chǔ)37-39
• 3.2.2 基于憶感器的并聯(lián)諧振電路的仿真分析39-41
• 3.2.3 憶感值調(diào)節(jié)電路的研究41-42
• 3.2.4 憶感值調(diào)節(jié)電路的仿真42-43
• 3.3 基于憶容器的串聯(lián)諧振電路的研究43-49
• 3.3.1 基于憶容器的串聯(lián)諧振電路的理論基礎(chǔ)43-45
• 3.3.2 基于憶容器的串聯(lián)諧振電路的仿真分析45-47
• 3.3.3 憶容值調(diào)節(jié)電路的研究47-48
• 3.3.4 憶容值調(diào)節(jié)電路的仿真48-49
• 3.4 本章小結(jié)49-50
• 第四章 基于憶容器的零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器50-64
• 4.1 基于憶容器的零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器的模態(tài)分析50-55
• 4.1.1 零電流開關(guān)諧振單元50
• 4.1.2 基于憶容器的零電流開關(guān)準(zhǔn)諧振變換器的構(gòu)造50-51
• 4.1.3 模態(tài)分析51-55
• 4.2 參數(shù)設(shè)計55-56
• 4.2.1 電感和憶容器初值的參數(shù)設(shè)計55-56
• 4.2.2 功率開關(guān)管和二極管的選取56
• 4.3 仿真驗證56-63
• 4.4 本章小結(jié)63-64
• 第五章 基于憶容器的零電流開關(guān)PWM變換器64-75
• 5.1 基于憶容器的零電流開關(guān)PWM變換器的模態(tài)分析64-68
• 5.2 參數(shù)設(shè)計68-70
• 5.2.1 電感和憶容器初值的參數(shù)設(shè)計68-69
• 5.2.2 功率開關(guān)管和二極管的選取69-70
• 5.3 仿真驗證70-74
• 5.4 本章小結(jié)74-75
• 結(jié)論與展望75-77
• 1. 所做的工作75-76
• 2. 進(jìn)一步的工作設(shè)想76-77
• 參考文獻(xiàn)77-85
• 附錄85-88
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果88-90
• 致謝90-91
• 附件91

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：1134264