基于发电机能量匹配的5kW全桥直流软开关变换器研究

摘要

当今世界的能源危机问题日益加剧，节能减排变得愈发重要。在此背景下，对已得到广泛应用的直流变换器展开进一步的研究，提高其电能利用效率以及功率密度，有着非常重大的意义。随着软开关技术的发展，极大的减小开关管的开关损耗，变换器的工作频率得到了很大的提高，从而其效率和功率密度都有着很大的提升。
　　移相全桥零电压开关（Zero Voltage Switch，ZVS）变换器可以实现开关管的ZVS开通，适合应用于大功率的直流变换领域。本文对该变换器进行研究，详细分析其工作原理，梳理该变换器存在的若干关键问题，最后设计一款5KW的原理样机，进行实验验证。
　　首先对变换器的工作模态进行了详细分析，梳理了该变换器的几个关键问题并展开讨论，结合实际应用，提出了相应的解决方案。对于占空比丢失与滞后臂ZVS难以实现这一对矛盾问题，采取变换器参数优化的方法，在不增加变换器复杂程度的基础上，实现变换器的最佳设计。采用有源钳位的方法，抑制变换器输出整流二极管振铃现象，并分析了有源钳位的使用及其对变换器工作模态的影响。
　　然后依据实际的应用要求，对变换器的主要硬件参数进行了详细的计算。采用AP法对主变压器进行了详细设计，通过计算变换器的开关管的电压电流应力，选择了合适的开关管和输出二极管。此外还给出了谐振电感、隔直电容、输出LC滤波参数的计算过程和结果，对变换器的损耗做了详细的计算，并借助电源仿真软件Saber对所计算的参数进行了验证。在对变换器进行小信号建模的基础上，给出了环路补偿方案及相应的开环和闭环伯德图。
　　最后设计了一款5KW的原理样机，对前述理论分析进行了验证。采集了相关的实验波形，并对其进行分析，实验结果与理论预期非常温和，得到了较为满意的结果。

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第1章 绪论

1.1 DC/DC变换器背景及发展方向

1.2移相全桥ZVS PWM变换器的研究现状

1.3 本文主要的研究内容

第2章移相全桥ZVS DC/DC变换器基本原理

2.1移相全桥ZVS DC/DC变换器拓扑分析

2.2移相全桥ZVS DC/DC变换器关键技术研究

2.3 本章小结

第3章5kW移相全桥ZVS DC/DC变换器的设计

3.1 变换器的技术指标

3.2 变换器器件选型及参数计算

3.3 损耗计算

3.4 开环仿真

3.5 本章小结

第4章 基于UCC2895的控制系统的设计

4.1 控制器UCC2895介绍及外围元件的选择

4.2 补偿网络的设计

4.3 本章小结

第5章 实验结果及分析

5.1 测试设备说明

5.2 主要工作波形及其分析

5.3 变换器结构设计

5.4 本章小结

结论

本文主要工作包括：

下一步要研究的内容：

参考文献

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致谢

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