论文题目：软开关推挽变换器的研究
摘要：降低开关损耗、减弱电磁干扰,进而使电力电子装置的功率密度与工作效率得以提升是软开关技术的优势,也是直流电源技术进步的方向,因此,软开关技术的发展随着直流电源技术的研究与推广不断深入,已经成为当今直流电源技术中不可或缺的一部分。在此领域中,先前的研究多以软开关型移相全桥电路为主,而推挽电路的软开关技术研究相对较少。推挽电路的优点在于具有结构简单,适合大电流输入等,软开关型推挽电路的种类主要有推挽正激变换器、谐振推挽变换器、有源钳位推挽变换器等。本文提出了一种软开关电流馈三管推挽直流变换器,并对其进行详细分析与研究。其拓扑结构是在传统电流馈推挽电路主变压器原边中点与反激变压器之间增加一个功率开关管。电路具有结构简便,能够适用于大电流输入输出应用场合的特点。它由升压电路推演而来,在需要更高电压增益的场合比推挽电路更具优势。同时,本拓扑不需输出滤波电感,适用于有高压输出的多路输出场合。在较大的功率范围内,附加开关管可以实现ZCS、主开关管可以实现ZVS,从而获得了更高的效率和功率密度。其后文章介绍了不同工作阶段的原理及其等效电路,给出了开关管、变压器等器件参数的设计方法,分析了各个开关管软开关条件的异同及实现条件,并通过实验结果对提出的拓扑性能进行了验证。针对该拓扑需要工作在电流断续模式下导致输入功率受限与电压尖峰以及高启动电流的问题,又提出了一种有源钳位ZVS电流馈三管推挽变换器,可以使得三个功率开关管都能在较大的负载范围内实现ZVS,从而拓宽了其功率范围。有源钳位的加入有效的限制了其电压尖峰。电路采用一种特殊的启动方式,解决了启动初期输出电压低于输入电压产生的高启动电流。其后对所提出的拓扑在不同阶段的工作模态进行了分析,介绍了工作原理,电压增益,参数设计,并对开关管ZVS的实现进行了分析,并通过实验进行了论证。最后对本文提出的两种电流馈三管推挽变换器与传统推挽变换器、电压型ZVS三管推挽变换器从电压增益、器件应力、软开关条件与效率等方面结合了理论分析与实验进行了比对,并计算了各自的损耗,分析了各类损耗的来源,最终总结归纳了彼此的优势与不足,为其实际应用提供了参考价值。
关键词：零电压开关;零电流开关;三管推挽变换器;有源钳位
学科专业：电气工程
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 课题的研究意义
1.2 软开关的分类与发展
1.3 推挽变换器的研究现状
1.3.1 电压型推挽变换器
1.3.2 电流馈推挽变换器
1.4 本文的主要研究内容
第二章 软开关电流馈三管推挽变换器
2.1 电路结构与工作原理
2.1.1 电路拓扑及调试方法
2.1.2 工作模态分析
2.2 电压增益及参数设计
2.2.1 电压增益
2.2.2 主电路的设计
2.2.3 控制电路的设计
2.3 软开关的实现条件
2.3.1 附加开关管ZCS的情况分析
2.3.2 主开关管ZVS的情况分析
2.4 实验验证
2.5 本章小结
第三章 有源钳位ZVS电流馈三管推挽变换器
3.1 拓扑结构及工作原理
3.1.1 电路拓扑及调试方法
3.1.2 工作模态分析
3.2 变换器特性
3.2.1 电压增益
3.2.2 软开关条件
3.2.3 器件应力
3.2.4 变压器的设计
3.2.5 控制电路的设计
3.3 实验验证
3.4 本章小结
第四章 推挽变换器的对比分析
4.1 电压型ZVS三管推挽变换器
4.1.1 电压型ZVS三管推挽变换器的拓扑结构
4.1.2 电压型ZVS三管推挽变换器的工作原理
4.1.3 实验验证
4.2 各种推挽变换器的实验对比
4.2.1 电压增益
4.2.2 器件应力
4.2.3 软开关条件
4.2.4 各种推挽变换器的效率曲线
4.3 各种推挽变换器的损耗计算
4.3.1 传统推挽变换器损耗
4.3.2 电流馈三管推挽变换器损耗
4.3.3 有源钳位电流馈三管推挽变换器损耗
4.3.4 损耗对比
4.4 本章小结
第五章 总结与展望
5.1 工作总结
5.2 工作展望
参考文献
致谢