单磁芯并联双端正激变换器研究

摘要

双管正激变换拓扑以其内在的抗桥臂直通能力和较低的开关电压应力广泛应用于对可靠性有较高要求的场合中。然而其自身存在的一些缺点，如变换器占空比必须小于50％、输出电压电流纹波较大、变压器磁芯单向磁化导致磁芯利用率不高等使双管正激变换拓扑的应用范围受到一定限制。本文选择双管正激变换拓扑作为基本拓扑，将软开关技术和组合技术应用于该拓扑，在保留其优点的同时，对其存在的一些典型缺点进行研究改进。
　　本文首先对双管正激变换拓扑的研究现状从软开关技术和组合技术两方面进行分析，比较了现有双管正激变换拓扑的优缺点及应用场合，在此基础上确定了具有LCD无损缓冲网络的单磁芯并联双端正激变换拓扑。采用并联组合方式，可实现输出电流纹波减少，进而减小滤波器体积；为了提高变压器磁芯利用率，进而提高变换器功率密度，两路并联的变换器共用一个变压器，该单磁芯结构的变压器可实现磁芯的双向磁化；为了改善开关环境，减小开关损耗，引入LCD无源无损缓冲网络，在不增加电路控制复杂程度和额外损耗的前提下，实现开关管的零电压关断；为了解决因二极管反向恢复引起的原边环流问题，采用一种含抽头结构滤波电感。
　　分析了LCD无损缓冲网络实现开关管软关断的原理和单磁芯并联双端正激变换拓扑原边环流的产生机理及抑制措施，并着重对所研究的变换拓扑各工作模态进行了详细的理论分析，分析了含抽头滤波电感不同匝数比对变换器最大开关电流应力和输出电压特性的影响，采用状态空间平均法建立了CCM模式下单电压环控制方式的单磁芯并联双端正激变换器的小信号模型，为反馈环路参数的设计与优化提供了理论依据。在理论分析的基础上，对变换器中主电路、控制电路及驱动电路进行了设计，重点分析了LCD无损缓冲网络、含抽头滤波电感对变换器性能的影响及选取原则。
　　在理论分析和仿真验证的基础上搭建了1.6kW实验平台。实验结果表明，本文所研究的单磁芯并联双端正激变换器可以实现开关管的零电压关断和变压器的双向磁化，且含抽头滤波电感对原边环流的抑制效果较明显，提高功率密度的同时，可使变换器获得较高的变换效率。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 正激变换器的发展及研究现状

1.3 课题主要研究内容

第2章 单磁芯并联双端正激变换器分析

2.1 改进的并联双端正激变换器拓扑结构

2.2 单磁芯并联双端正激变换器工作模态分析

2.3 单磁芯并联双端正激变换器稳态特性分析

2.4 单磁芯并联双端正激变换器小信号建模

2.5 本章小结

第3章 单磁芯并联双端正激变换器设计

3.1 变换器主要性能指标及整体结构

3.2 主电路元件参数计算

3.3 控制及驱动电路设计

3.4 本章小结

第4章 系统仿真与实验结果分析

4.1 变换器主电路仿真分析

4.2 实验结果分析

4.3 变换器效率分析

4.4 本章小结

结论

参考文献

声明

致谢