带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器的研究

摘要

为了使开关电源在高频下高效率地运行，国内外电力电子界和电源技术界自70年代以来，不断研究开发高频软开关技术。其中，移相控制零电压开关脉宽调制DC/DC全桥变换器在大容量领域很有竞争力，但它具有实现零电压开关负载范围小，循环能量大等限制，带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器利用饱和电感的临界饱和电流特性及储能，来扩大零电压开关(ZVS)的负载范围，提高轻载时的输出效率，具有非常重要的研究价值。论文对带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器进行了深入的研究。本论文研究的主要内容如下： 论文在分析移相控制零电压开关全桥变换器工作原理的基础上，对带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器的暂态工作过程进行了研究，并对它们之间的特点进行对比，仿真验证了上述理论分析。 论文在对变换器暂态工作过程研究的基础上，给出了软开关谐振参数设计和变换器超前桥臂、滞后桥臂的死区时间设置范围，仿真验证了设计的有效。论文通过分析移相控制方式和高频变压器一次侧的饱和电感对高频变压器二次侧方波电压占空比的影响，在buck变换器小型号模型的基础上建立了带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器的小信号模型，推导出控制到输出的小信号传递函数。 最后，完成了变换器的控制系统设计，并仿真验证。

目录

文摘

英文文摘

1绪论

1.1软开关研究的意义

1.2软开关技术国内外发展现状

1.2.1谐振型变换器

1.2.2有源钳位变换器

1.2.3零开关—脉宽调制变换器

1.3论文的选题意义

1.4论文所作工作

2传统的移相控制零电压开关全桥变换器工作原理

2.1引言

2.2传统型变换器的主电路拓扑结构

2.3移相控制方式

2.4工作原理

2.5变换器特点分析

2.5.1实现ZVS时的暂态时间总结

2.5.2谐振电路限制

2.5.3超前桥臂实现ZVS15

2.5.4滞后桥臂实现ZVS

2.5.5副边占空比的丢失

2.6整流二极管的换流情况

2.7仿真结果

3带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器工作原理

3.1引言

3.2工作原理

3.3与传统型的比较

3.4仿真验证

4带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器的软开关分析

4.1引言

4.2谐振参数分析

4.3开关管死区时间分析

4.3仿真验证

5带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器的小信号模型

5.1引言

5.2带饱和电感的移相控制零电压开关全桥变换器的工作原理

5.3输入电压变化对高频变压器二次侧电压占空比的调节

5.4小信号模型

5.5电路的小信号特性

5.5.1控制到输出传递函数

5.5.2输入到输出传递函数

5.5.3输出阻抗

5.5.4输入阻抗

6控制系统设计

6.1控制电路建模

6.2电压采样电路——H(S)

6.3脉冲宽度调制器(PWM)——Fm(S)

6.4误差放大与有源补偿网络

6.5补偿网络设计的仿真验证

6.5.1输入电压小信号扰动时域仿真

6.5.2输入电压阶跃响应仿真

6.5.3系统负载阶跃变化仿真

7结论

致谢

参考文献