基于并联均流技术高频软开关电源的研究

摘要

随着软开关PWM和并联均流技术的发展，大功率、高性能的高频开关电源的研究和开发已成为电力电子学的主要研究领域。多个电源模块并联可以分担负载功率，减小主开关器件上的电流应力，满足大功率电源在性能、重量、体积、效率和可靠性方面的要求。本文研究主要内容就是研制一种基于并联均流的机车110V高频软开关电源。 文中对基本移相全桥零电压PWM DC-DC开关变换器工作原理进行分析，讨论其滞后臂软开关实现方法和占空比丢失的原因。提出一种新型的全桥拓扑结构，该结构在极宽的负载范围内稳定的实现超前臂和滞后臂的零电压零电流开关，满足了大功率场合的应用要求。软开关电源模块是整个电源系统的重要组成部分，它采用移相控制器UC3875为控制核心，实现了变换器主开关管在软开关状态工作，完成电源模块主电路的设计和器件参数的选取，对电源模块的控制电路、保护电路、监控与通信系统进行了设计。 最后文中重点对几种常用的负载均流方法进行研究和电路分析，根据最大电流自动均流法的工作原理、系统启动特点和稳定性分析，采用均流控制芯片UC3907设计了电源的均流控制电路，实现电源模块的并联。最后给出了电源模块的试验结果和电源系统并联运行的测量数据，试验证明了理论分析的正确性和设计方法的合理性。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1开关电源技术发展方向

1.2并联均流高频软开关电源技术的提出

1.3并联软开关电源总体方案

1.4本文研究内容

第二章 移相全桥变换器拓扑结构的研究

2.1移相控制全桥PWM-ZVS开关变换器

2.1.1基本结构

2.1.2运行过程分析

2.1.3特性分析

2.2 ZVZCS全桥PWM变换器的基本原理

2.3.1新型ZVZCS全桥PWM变换器的工作状态分析

2.2.3参数设计

2.2.3拓扑特性分析

第三章 软开关电源模块的设计与实现

3.1高频软开关电源模技术参数

3.2主电路设计

3.3主电路设计及器件参数的选择

3.3.1输入输出EMI滤波器

3.3.2整流桥

3.3.3高频变压器的设计

3.3.4 IGBT参数选取

3.3.5输出整流滤波电路的设计

3.4控制电路的设计

3.4.1 UC3875应用电路设计

3.4.2 IGBT的驱动电路

3.4.3保护电路

3.5总结

第四章电源模块并联均流的设计

4.1并联均流控制的介绍

4.2开关电源常用的均流方法

4.2.1输出阻抗法

4.2.2主从设置法

4.2.3平均电流值自动均流法

4.2.4最大电流自动均流法

4.2.5热应力自动均流法

4.2.6外加均流控制器均流法

4.3均流方案的比较

4.4并联均流电路的设计

4.4.1负载均流方案

4.3.2负载均衡控制器UC3907

4.3.3均流控制单元的设计

第五章 监控与通信系统的设计

5.1CAN总线接口的设计

5.1.1接口电路的设计

5.1.2软件设计

5.2数据采集与给定电路的设计

5.2.1电压电流采集电路的设计

5.2.1电压给定电路设计

5.3显示电路的设计

5.3.1 SED1335的性能特点

5.3.2 DSP与液晶显示屏的硬件接口

5.3.3 DSP与液晶显示屏的软件设计

第六章实验结果与总结

6.1单个电源模块试验结果

6.2并联运行时的电流数据

6.3总结

参考文献

致谢

攻读学位期间主要的研究成果