具有无损缓冲电路的ZVS DC-DC变换器研究

摘要

随着科技的进步和电力行业的发展，开关电源已广泛用于工业、交通、电力、通信、家用电器等领域，成为十分活跃的热门技术。但常规变换器的功率开关管工作在硬开关方式，开关频率不高，开关电源的效率很低。这严重地制约了开关电源向着小型化、模块化的方向发展。而PWM软开关技术的提出使变换器在高频下高效率地运行成为了可能。在这种背景下，本文对全桥移相零电压开关（ZVS）PWMDC-DC变换器进行了研究。
　　本文简要地介绍了开关电源软开关技术的发展历程，并分析了传统的ZVSPWM全桥变换器的工作过程和它存在的一些缺点，如零电压开关范围窄、副边占空比丢失严重、副边整流二极管的电压应力过高、转换效率较低等。针对这些缺点本文提出了一种具有无损缓冲电路的ZVSDC-DC变换器，并详细地分析了变换器的工作原理和软开关的实现条件。然后，应用开关等效模型法，结合移相控制方式和软开关谐振电路的工作特点，建立了全桥ZVSPWMDC-DC变换器的模型，并在此基础上对变换器的非线性动力学行为进行了分析。
　　在理论分析的基础上，论文对变换器进行了仿真研究，设计了该变换器的主电路、各器件的参数和保护电路。控制电路是以TMS320F2812DSP为核心扩展出的印刷线路板，主要生成各种触发信号、以及实现变换器的部分功能。本文对控制系统的软件部分进行了设计，从而实现了系统的电流型双闭环控制，提高了变换器的动态性能和稳态性能。
　　为了验证这种改进的全桥ZVSPWMDC-DC变换器的性能，研制了一台24V/2A样机，并进行了实验调试。实验结果证明理论分析的正确性及电源方案的可行性，对大功率开关电源的设计有重要意义。

目录

具有无损缓冲电路的ZVS DC-DC变换器研究

RESEARCH ON ZVS DC-DC CONVERTER USING NON-DISSIPATIVE SNUBBER CIRCUIT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外软开关功率变换器的研究现状

1.3 数字控制技术的发展

1.4 本课题研究的主要内容

第2章 全桥ZVS PWM DC-DC变换器的原理

2.1 全桥ZVS PWM DC-DC变换器的引出

2.1.1 引言

2.1.2 全桥DC-DC变换器的控制方式

2.2 传统全桥ZVS变换器的基本原理

2.2.1 传统全桥ZVS变换器的基本工作原理

2.2.2 几种拓扑结构的比较

2.3 改进全桥ZVS DC-DC变换器

2.3.1 改进全桥ZVS DC-DC变换器拓扑

2.3.2 改进全桥ZVS DC-DC变换器的工作原理

2.3.3 改进全桥ZVS PWM DC-DC变换器的优点

2.4 本章小结

第3章 全桥ZVS PWM DC-DC变换器的系统设计

3.1 引言

3.2 辅助电路设计

3.2.1 驱动电路的设计

3.2.2 保护电路的设计

3.3 控制电路设计

3.3.1 TMS320F2812 DSP简介

3.3.2 系统的软件设计

3.4 主电路设计

3.4.1 高频变压器的设计

3.4.2 输出滤波电感和输出滤波电容的设计

3.4.3 功率开关管和副边整流二极管的选择

3.5 本章小结

第4章 全桥ZVS PWM DC-DC变换器的建模

4.1 引言

4.2 PWM开关等效模型

4.3 全桥ZVS PWM DC-DC变换器模型建立

4.4 变换器模型传递函数及其频率特性

4.5 变换器混沌分析

4.6 本章小结

第5章 变换器的仿真与实验结果

5.1 变换器PSPICE仿真结构

5.2 实验波形

5.3 变换器性能指标

5.4 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢