基于图论的谐振开关电容变换器潜在电路路径分析

摘要

潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态，它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性。它的出现会可能导致系统出现非期望的功能。潜电路产生的原因不是元件、设备或系统故障，而是由系统设计引起的。潜电路的发生条件与参数密切相关，它的存在会影响变换器的整体性能。 谐振开关电容变换器具有其重量轻、体积小、功率密度高的优点，并且可以集成在一块芯片上，因而成为电力电子系统的集成化研究的一个热点。本文作者首次发现谐振开关电容变换器当中存在着潜电路现象，发现谐振开关电容变换器的潜电路是在特定的电路运行条件下产生的，与电路参数密切相关，潜电路的存在会影响变换器的整体性能。该发现说明电力电子电路的扰动会造成系统不应有的动作或对应有功能的抑制。因此，在开发与设计新型电路的同时需要识别电路中的潜电路，了解潜电路的产生条件，以便及早采取措施消除潜在状态，提高系统的可靠性与安全性，为改进电路设计提供有力的依据。 本文介绍了谐振开关电容变换器的潜电路现象，并针对n阶谐振开关电容变换器结构复杂、难于直接找到潜电路路径等问题，提出利用图论分析潜电路路径的方法。该方法将谐振开关电容变换器的拓扑简化为有向图，根据连接矩阵算法计算节点间的所有通路，并通过增加虚拟节点实现回路路径的计算，再根据路径判据剔除虚假路径，从而区分正常路径和潜电路路径。为了验证其有效性，本文使用该方法对各种谐振开关电容变换器的通路和回路进行了计算，对这些计算结果进行分析，判断存在的所有潜在通路。接着，本文将该方法推广至其他电力电子拓扑的路径计算分析中，进一步证明了该方法的有效性。 最后，在理论分析的基础上，本文设计了基本类型及1/3降压式谐振开关电容DC/DC变换器，研究其潜电路的现象，验证了理论分析正确性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1研究背景和意义

1.2潜电路分析的发展历史和现状

1.2.1潜电路概念及危害

1.2.2国外潜电路分析的发展现状

1.2.3我国潜电路分析的发展现状

1.3本文的内容安排

1.4本章小结

第二章谐振开关电容DC/DC变换器及其潜电路现象

2.1谐振开关电容DC/DC变换器

2.1.1基本谐振开关电容DC/DC变换器

2.1.2 n阶谐振开关电容变换器

2.2谐振开关电容变换器的潜电路现象

2.2.1 1/2降压式RSC变换器的潜电路现象

2.2.2其他类型RSC变换器的潜电路现象

2.3本章小结

第三章图论及算法介绍

3.1图论的基本概念

3.1.1图及有向图

3.1.2图的矩阵表示

3.1.3开关网络介绍

3.2算法的介绍及比较

3.2.1邻接矩阵算法

3.2.2优先算法

3.2.3连接矩阵算法

3.2.4各种算法比较

3.3连接矩阵算法的回路计算

3.4本章小结

第四章连接矩阵算法在谐振开关电容变换器中的应用

4.1 1/2降压式谐振开关电容变换器的计算

4.1.1通路计算

4.1.2回路计算

4.1.3潜在路径分析

4.2 1/3降压式谐振开关电容变换器的计算

4.2.1通路计算

4.2.2回路计算

4.2.3潜在电路分析

4.3其他类型开关电容变换器的计算

4.3.1升压式开关电容变换器的计算

4.3.2反相式开关电容变换器的计算

4.4本章小结

第五章连接矩阵算法在其他电力电子拓扑中的应用

5.1双向零电流开关电容变换器的计算

5.1.1主电路拓扑介绍

5.1.2潜电路路计算及分析

5.2 双向反相零电流开关电容变换器的计算

5.2.1主电路拓扑介绍

5.2.2路径计算及分析

5.3运用实现软开关策略的单开关DC/DC变换器的计算

4.3.1同步整流Boost变换器

5.3.2同步整流Buck电路

5.3.3同步整流Buck-boost电路

5.4本章小结

第六章实验波形及分析

6.1 1/2降压式谐振开关电容变换器的实验波形

6.2 1/3谐振开关电容变换器的实验波形

6.3本章小结

结论

1.所作的工作

2.进一步工作的设想

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢

评定意见