移相控制ZVS双路双管正激组合变换器研究

摘要

脉宽调制DC-DC变换器相对于传统的线性DC-DC变换器具有效率高、体积小、重量轻等优点，在电力、交通和通讯等各个领域得到了广泛的应用。随着相关领域的发展，对 DC-DC变换器的性能提出了更高的要求，因此研究设计高性能的DC-DC变换器具有重要意义。影响DC-DC变换器的性能的主要因素有变换器的拓扑结构和控制方式两方面。本文就是从这两方面着手，针对由双管正激变换器衍生的一类变换器所存在的工作占空比受限、高频变压器磁芯利用率低、实现软开关困难以及无法实现移相控制等问题，研究一种具有改进型拓扑并且采用数字控制的高性能DC-DC变换器。
　　研究一种可以通过移相控制实现ZVS的双路双管正激组合变换器的拓扑结构，对该拓扑的工作原理进行了理论推导和分析，给出了电路工作于稳态时单周期的模态划分和主要电压电流的波形，以及各工作模态的等效电路图和数学关系，并在此基础上对一些关键问题进行了详细的分析并得到了几个重要的结论。在理论分析的基础上，根据给定的技术指标，完成了实验样机的硬件设计，包括功率变换主电路、开关管驱动电路和电压信号检测电路的参数设计和元件选型。在OrCAD PSpice环境下对变换器的主电路拓扑进行了仿真研究。
　　给出了基于TMS320F2812的变换器系统软件的设计过程，对带有移相和死区时间的PWM信号的产生、数字控制器的实现和极限环震荡的消除等问题进行了分析。建立了移相控制ZVS双路双管正激变换器的小信号模型，分别设计了PI控制器和ADRC控制器，并在Simulink环境下通过仿真对两种控制器的性能进行了比较。
　　在实验样机上进行了实验研究。实验的结果验证了理论分析的合理性，测试得到的各项指标均满足了设计要求。

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目录

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 课题的主要研究内容

第2章 改进型拓扑的工作原理分析

2.1 移相控制ZVS双路双管正激组合变换器的拓扑结构

2.2 移相控制ZVS双路双管正激组合变换器的工作原理分析

2.3 本章小结

第3章 变换器系统的硬件设计

3.1 实验样机的技术指标

3.2 主电路的设计

3.3 驱动电路设计

3.4 电压信号检测电路设计

3.5 主电路仿真

3.6 本章小结

第4章 变换器系统的软件设计

4.1 主程序的设计

4.2 四路PWM信号的产生

4.3 A/D转换和比较值的更新

4.4 极限环震荡和分辨率

4.5 数字控制器设计

4.6 本章小结

第5章 性能测试和实验验证

5.1 实验测试平台

5.2 波形测试

5.3 静态性能测试

5.4 动态性能测试

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

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