高输入电压大功率DC-DC变换器的研究

摘要

输入串联输出并联(Input-Series and Output-Parallel,ISOP)全桥组合变换器能降低开关管的开关应力,适用于高输入电压、大功率的直流变换场合.为了保证该变换器的可靠工作,必须确保其输入分压电容均压和输出电流均流.本文分析了ISOP全桥组合变换器的输入输出特性和该变换器输入分压电容不均压和输出不均流的原因,提出了一种三环交错控制策略,这三环是输入分压电容均压环、输出电压闭环和电流闭环.均压环的输出分别校正两个电流环的给定值,使输入电压高的模块输出电流变大,输入电压低的模块输出电流变小,从而实现该组合变换器输入分压电容电压的均分和输出电流的均衡.同时,采用交错控制下,利用纹波抵消效应使该组合变换器的输出滤波容的体积大为减小,动态响应也得到提高.本文对整个三环控制系统建立了小信号模型,对补偿网络进行了详细的设计.论文对所提出的三环交错控制策略进行了仿真和实验验证,结果均表明本控制策略是正确和有效的.

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文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1高输入电压大功率的应用场合

1.2高输入电压场合下的电路拓扑方案

1.3本文研究的内容

1.4本文的研究意义

第二章ISOP-FB变换器的输入输出特性及其控制策略

2.1引言

2.2全桥变换器

2.3 ISOP-FB变换器

2.3.1输出电流脉动抑制能力分析

2.3.2两模块匹配时的输入输出关系

2.3.3输入分压电容电压纹波分析

2.4 ISOP-FB变换器均压均流分析

2.4.1谐振电感对均压均流的影响

2.4.2输出滤波电感对均压均流的影响

2.4.3导通压降对均压均流的影响

2.4.4输入分压电容对均压均流的影响

2.4.5原边占空比对均压均流的影响

2.5双环控制策略

2.6三环控制策略

2.7本章小结

第三章ISOP-FB变换器建模、设计与仿真

3.1引言

3.2 ISOP-FB变换器小信号模型

3.2.1 FB变换器小信号模型

3.2.2 ISOP-FB变换器小信号模型

3.2.3 ISOP-FB变换器小信号框图

3.3三环控制电路小信号模型

3.3.1误差放大电路小信号模型

3.3.2占空比小信号模型

3.4补偿网络设计和系统性能

3.4.1输出电压环的设计

3.4.2输入均压环的设计

3.4.3系统性能

3.5仿真

3.6本章小结

第四章3KW样机试制和实验结果

4.1引言

4.2主电路参数设计

4.2.1样机主要技术指标

4.2.2单模块主要技术指标

4.2.3磁性元件设计

4.2.4输入分压电容和输出滤波电容选择

4.2.5功率管的选择

4.3控制电路设计

4.3.1交错控制电路

4.3.2三环控制电路设计

4.4实验结果及分析

4.5本章小结

第五章结束语

5.1本文小结

5.2下一步要做的工作

攻读硕士学位期间所发表的论文及参与完成的科研项目

参考文献

致谢

附录：ISOP-FB变换器小信号模型传递函数的推导