15.2kW大功率服务器用开关电源的研究

摘要

随着通信技术的快速发展，数据中心的供电可靠性与效率成为了人们关注的焦点，因此作为数据中心新一代的380V高压直流供电技术方案得到了越来越多的关注。本文以380V高压直流服务器用开关电源为研究课题，着重针对两级DC/DC变换器进行研究。
　　本文首先分析了前级交错并联Boost变换器的工作特性和优势所在。其次分析了后级变压器原边加钳位二极管的ZVS PSFB变换器工作原理，软开关的实现和占空比丢失等问题产生的原因。针对大功率应用场合中传统的卷绕式变压器在一定的散热条件达到了功率极致的问题，设计了一款适合大功率场合应用的线饼变压器，其原副边铜损更小，更有利于变换器效率的提高。鉴于前后级均采用了交错运行方式，通过对适用于交错并联各种均流措施的比较，采用了平均电流自动均流法。给出了前后级交错并联Boost-ZVS PSFB两级变换器的电路参数设计，器件的选型，环路校正和均流电路的设计。在上述分析和设计的基础上研制了一台15.2kW的实验样机，对交错并联Boost变换器和交错并联ZVS PSFB变换器分别进行了实验测试及两级电路实验，证明了理论分析和设计的正确性。

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1 绪论

1.1 服务器用大功率开关电源研究背景

1.2 开关电源的研究现状

1.3 本文的主要研究内容

2交错并联Boost变换器研究

2.1 交错并联Boost拓扑结构及工作模式

2.2 交错并联Boost电路特性分析

2.3 主电路参数设计

2.4 数学建模与控制器设计

2.5 交错并联Boost实验与分析

2.6 本章小结

3交错并联零电压移相全桥变换器研究

3.1原边加钳位二极管ZVS PSFB变换器工作原理分析

3.2ZVS PWM变换器常见问题分析

3.3主电路参数设计

3.4 卷绕式变压器与线饼变压器的对照实验

3.5 实现并联均流的几种措施

3.6 平均电流自动均流法设计

3.7交错并联ZVS PWM全桥电路实验结果与分析

3.8 本章小结

4 实验平台硬件电路设计与实验

4.1 硬件电路的设计

4.2 实验结果与分析

4.3 效率测试

4.4 实验样机

4.5 本章小结

5 总结与展望

致谢

参考文献