基于ZVS PWM控制的大功率开关电源的研究

摘要

随着我国能源的日益紧张和国家节能战略的实施，作为节能和效益显著的高频开关电源技术在国内的通信、信息、家电和国防等诸多领域迅速得到应用。对高频大功率开关电源的研究集中在提高开关频率、功率等级及控制技术上。本论文对大功率高频开关电源(24VDC/100A20KHz)进行研究和设计。
　　首先，结合开关电源技术的发展现状，主要是主拓扑结构及软开关技术的最新研究现状，确定了以移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器为主回路的设计方案，并且研究了这种变换器的工作原理以及理论实现条件，在此基础上分析和研究了大功率开关电源其它部分的实现方案，其中对于核心控制部分，不采用常规的模拟控制芯片，而采用高性能的数字处理器DSP进行控制，以实现控制的灵活性。其次，在系统整体方案确定的基础上，对高频大功率开关电源（2.4KVA/20KHz）主回路的元件器进行具体参数估算及选型，重点估算了输入整流桥、IGBT、高频变压器、输出整流滤波器等。此外，还重点分析了如何运用DSP实现移相ZVS PWM控制，并给出了具体的方案及主要程序流程图。
　　最后，应用PSIM6.0仿真软件对系统的主电路进行了仿真分析，对理论设计参数进行修正。仿真结果表明系统设计可行，性能指标基本满足设计要求。

目录

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摘要

第1章 绪论

1．1 开关电源概述

1．2 高频开关电源的研究现状与发展趋势

1．2．1 高频开关电源技术的发展历程

1．2．2 国内外开关电源的研究现状

1．2．3 开关电源的发展趋势

1．3 论文的主要研究工作

第2章 大功率开关电源的主回路方案设计

2．1 开关电源的工作原理

2．2 直流开关电源的拓扑结构

2．2．1 非隔离式开关电源的拓扑结构

2．2．2 隔离式开关电源的拓扑结构

2．2．3 全桥式变换器

2．3 移相控制ZVS PWM DC／DC全桥变换器

2．3．1 移相控制ZVS PWM DC／DC全桥变换器的工作原理

2．3．2 移相控制ZVS PWMDC／DC全桥变换器实现ZVS的条件

2．3．3 移相控制ZVS PWM DC／DC全桥变换器的占空比丢失分析

2．4 输出整流滤波电路

2．4．1 输出整流滤波方案分析

2．4．2 输出整流二极管的换流情况

2．5 本章小结

第3章 24VDC／100A开关电源的主电路设计

3．1 输入整流滤波器的设计

3．1．1 输入整流滤波器的作用

3．1．2 输入整流滤波器的参数估算及选型

3．2 功率开关管的选取

3．2．1 半导体开关管基本类型

3．2．2 绝缘栅双极晶极管IGBT的参数估算

3．3 高频变压器的设计

3．3．1 高频变压器的概述

3．3．2 高频变压器的设计步骤

3．4 输出整流滤波回路的设计

3．5 谐振电感Lr的设计

3．6 本章小结

第4章 TMS320F2812 DSP的软件设计

4．1 24VDC／100A开关电源的控制方案设计

4．2 PWM控制技术

4．3 四路移相PWM驱动信号的DSP实现分析

4．4 DSP软件设计的主要程序

4．5 本章小结

第5章 24VDC／100A开关电源的软件仿真

5．1 PSIM 6．0仿真软件简介

5．2 24VDC／100A开关电源的主回路仿真

5．3 本章小结

第6章 结论与展望

参考文献

致谢