UPS用Buck-Boost无源无损软开关放电电路的研究

摘要

近年来，随着电力电子技术的迅速发展，UPS也在朝高频化、小型化和数字化方向发展，然而传统硬开关的开关损耗与电磁干扰问题日益严重，软开关电路的研究和应用就更有意义。本文针对UPS中的Buck-Boost硬开关放电电路，利用无源无损软开关技术，研制了一种 Buck-Boost无源无损软开关拓扑，其效率可达95％，较硬开关工作方式提高了8%，取得了明显效果。
　　论文首先分析了无源无损软开关的设计规则，确定了 Buck-Boost无源无损软开关电路中零电流电感、零电压电容位置以及暂态能量再生复位子回路，设计Buck-Boost软开关拓扑设计。
　　随后，本文对新拓扑进行了工作模态、器件应力分析，讨论了软开关的实现条件，并运用Pspice对该环节进行了仿真分析，仿真结果表明，这种拓扑结构能够实现开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断。
　　进而构建了在连续工作模式下非理想 Buck-Boost变换器的数学模型，并对平均电流模式控制的工作原理和具体实现进行了分析，实现使电路闭环稳定输出的要求。
　　最后，给出了硬件电路的参数设计，包括主功率电路、控制电路、驱动电路等。搭建出变换器验证了理论分析和仿真分析的结论。实验表明所设计的无源无损软开关电路达到了预期要求。

目录

UPS用Buck-Boost无源无损软开关放电电路的研究

RESEARCH ON PASSIVE LOSSLESS SOFT-SWITCHING OF BUCK-BOOST DISCHARGE CIRCUIT IN UPS

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪论

1.1课题背景及意义

1.1.1 课题背景

1.1.2 课题研究的目的及意义

1.2 国内外相关技术发展现状

1.2.1 UPS蓄电池放电电路

1.2.2 无源无损软开关技术

1.3 本文研究的主要内容

第2章 Buck-Boost无源无损软开关的构建

2.1 UPS放电电路

2.2 无源无损软开关技术的构建原则

2.3 开关管导通软开关

2.3.1 零电流电感位置的确定

2.3.2 零电流电感的能量恢复

2.4 开关管关断软开关

2.4.1 零电压电容位置的确定

2.4.2 零电压电容的能量恢复

2.5 开关管的电压电流应力

2.6 本章小结

第3章 Buck-Boost无源无损软开关电路工作分析

3.1 电路结构分析

3.2 工作原理和分析

3.3 器件应力分析

3.4 仿真分析

3.5 本章小结

第4章 Buck-Boost电路系统稳定性分析

4.1 非理想Buck-Boost连续工作方式的平均法建模

4.1.1 DC电路模型

4.1.2 小信号电路模型

4.2控制信号模型分析

4.2.1 基本原理

4.2.2 控制信号模型

4.3 本章小结

第5章 硬件设计与实验结果

5.1 主功率电路参数设计

5.1.1 功率电路设计指标

5.1.2 滤波电感计算

5.1.3 输出电容设计

5.1.4 主功率管的选取

5.1.5 功率二极管的选取

5.1.6 软开关环节参数计算

5.2 控制电路设计

5.2.1 UC3854简介

5.2.2 电流环设计

5.2.3 电压环设计

5.3 IGBT驱动电路

5.4实验结果与波形

5.5本章小结

结 论

参考文献

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致 谢