高频大功率电源系统的模块化设计

摘要

随着电力电子技术的不断发展，高频大功率电源逐渐深入到通信、计算机、医疗、航天、航海以及军工等领域。在一些较大功率应用场合，对变换器的电流与功率等级提出了更高的要求。高频大功率电源系统模块化设计不仅能满足电流与功率等级的要求，同时能提高系统的灵活性和性价比，已成为近年来电源领域应用研究的热点。本文主要针对电源系统的模块化设计中的均流问题进行研究，在对现有均流控制策略分析的基础上提出了一种自然均流方法，并对其进行理论分析和仿真研究。
　　本研究主要内容包括：⑴设计了一种半桥DC-DC变换器作为电源系统的基本模块，对电路的参数进行了优化设计，以提高系统的性能；对所设计的基本模块建立了仿真模型并进行了建模分析；仿真模型及计算与仿真的结果为电源系统并联模块化的设计提供了基础。⑵在分析变换器模块直接并联不均流问题的基础上，对两个变换器模块的并联进行了建模分析，给出了控制系统的小信号模型；利用改进式最大电流法分别对系统的电压环，电流环，均流环参数进行了详细的设计；仿真结果表明在两模块参数相差较大的情况下，输出电流得到良好的均衡，并拥有良好的输出特性，同时也说明了仿真模型的正确性。⑶用一种新型的电源并联模块均流方法：采用共占空比控制，通过模块之间交叉整流方式实现自然均流；对其工作原理进行了详细分析，建立了系统的小信号模型，分别对系统的稳态均流，以及动态均流进行了分析；对系统的电压补偿环节进行了优化设计，使系统的电压环拥有了较好的开环幅频特性；在参数差异较大的情况下分别对系统的轻载和重载进行了仿真，仿真结果验证了所提出的均流方法的有效性。⑷对改进式最大均流法以及自然均流法仿真结果进行了对比，研究结果表明两种方法都能实现良好的均流。

目录

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第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 发展现状

1.3 IPOP组合变换器

1.4 本文研究内容

第二章 变换器设计与建模

2.1 半桥DC-DC变换器

2.2 单个半桥变换器建模

2.3 单个变换器主电路参数设计

2.4 本章小结

第三章 两个半桥变换器并联均流设计

3.1 两个半桥变换器直接并联分析

3.2 变换器并联建模

3.3 均流控制回路的设计

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第四章 自然均流组合变换器

4.1 自然均流组合变换器原理

4.2 自然均流组合变换器建模

4.3 均流分析

4.4 控制环节

4.5 仿真验证

4.6 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

参考文献

致谢