推挽正激及其软开关电路的研究与实现

摘要

该文以航空静止变流器中DC/DC—DC/AC结构的前级为主要研究对象,针对效率和高频化问题,在充分考虑航空静止变流器前级DC/DC特点的基础上,借鉴国外VRM技术的发展历程,选择了适合于低压大电流场合下工作的推挽正激电路(PPFC)作为基本电路拓扑,进行了一些理论与实验的研究工作.文中详细阐述了推挽正激的工作原理,分析了环流现象和箝位电容的作用,并给出了合理的解释.由于箝位电容的加入,相对于推挽电路而言,该拓扑具备了一些独特的优点:减小了输入电流的脉动;削弱了开关管的关断电压尖峰;有效抑制了变压器的偏磁.最后,实现了PPFC的工程应用—成功研制了2kW电源子模块,获得了良好的效果.为了减小变换器的体积与重量,实现高频化.针对PPF电路拓扑,分析了实现主功率开关管ZCS关断的三种软开关方案,并对各个谐振网络的工作状态和能量损耗进行了详细地分析与理论研究,给出了各谐振网络下的谐振参数的选取原则,最后从效率与拓扑结构上,对三种软开关方案进行了比较,总结了各自的优缺点.

目录

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第一章绪论

1.1航空静止变流器的现状和发展方向

1.2航空静止变流器前级的几种常用电路拓扑

1.2.1单端反激电路

1.2.2单端正激电路

1.2.3双管正激电路

1.2.4推挽电路

1.2.5半桥电路

1.2.6全桥电路

1.3 DC/DC变换器软开关技术的发展

1.3.1准谐振和多谐振软开关技术

1.3.2零电压(ZVS)和零电流(ZCS)软开关技术

1.3.3零电压(ZVT)和零电流(ZCT)转换软开关技术

1.4推挽正激电路的提出及演变

1.5本文的研究内容与主要意义

1.5.1本文的研究内容

1.5.2本文的主要意义

第二章推挽正激电路的工作原理与环流分析

2.1推完正激电路的工作原理

2.1.1稳态工作关系

2.1.2详细的模态分析

2.2整流二极管的换流分析

2.2.1全桥整流方式

2.2.2全波整流方式

2.3Pspice仿真分析与讨论（仿真电路图见附录二）

2.4环流分析

2.5箝位电容C的作用和参数选择

2.5.1电容C的主要作用

2.5.2电容C参数的选取

2.6小结

第三章2kWDC-DC电源子模块的设计开发

3.1 2kWDC-DC电源子模块主要性能指标

3.2主电路结构及参数设计

3.2.1DC/DC变换器输入滤波电容的选择

3.2.2推挽正激箝位电容的选取

3.2.3主功率管的选取

3.2.4高频变压器的设计

3.2.5输出整流滤波电路的参数选取

3.3控制电路的设计（电路图见附录三）

3.4实验结果

3.5小结

第四章推挽正激软开关电路的分析与实现

4.1三种软开关方案的提出与实现

4.2详细的工作模态分析

4.3Pspice仿真分析与讨论（仿真电路图见附录二）

4.4小结

第五章软开关谐振网络的分析、设计与比较

5.1谐振网络等效串联谐振模型

5.1.1谐振网络环流能量及损耗分析

5.1.2辅管开关损耗简要分析

5.1.3谐振电感的取值与影响

5.1.4谐振电容的取值与影响

5.2谐振网络参数的设计

5.2.1谐振电容的选取

5.2.2谐振电感的选取

5.3三种推挽正激软开关方案的比较

5.4实验结果

5.5小结

第六章总结与展望

6.1本文所做的主要工作

6.2进一步展望

附录一反激、推挽变换器输入电流的推导

附录二实际仿真电路拓扑参数

附录三2kWDC-DC电源子模块控制电路图

附录四2kWDC-DC电源子模块样机

附录五四、五章中有关公式的推导

参考文献

攻读硕士期间发表和被录用的论文

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