倍流整流式不对称半桥变换器的研究

摘要

目前小型化、轻量化成为直流变换装置追求的目标。装置小型化、轻量化最直接的方式是电路的高频化，它可以使变换器具有更高的功率密度、高可靠性和快速响应能力。但由于装置开关器件的开关损耗与开关频率成正比，频率越高，电路的损耗越大。采用软开关技术可以极大的减小电路的开关损耗，不对称半桥变换器正是软开关的典型应用之一。
　　本文研究了一种倍流整流式不对称半桥拓扑结构，它利用电路自身的特点，采用PWM互补控制方式，在不额外增加元器件的基础上实现软开关，提高了变换器的效率。本文首先分析了倍流整流式不对称半桥变换器的工作原理，得出了软开关的实现条件，并且对利用负载电流与激磁电流实现软开关的两种方式进行了对比，得出了两种方式实现软开关需要满足的条件。综合两种方式的优缺点，选择两种方式配合的方式实现负载全范围内的软开关。其次针对不对称半桥存在直流偏磁的原因做了详细的研究，对比了三种解决直流偏磁的方法，选择副边串电容的倍流整流拓扑消除变换器的直流偏磁。对于副边整流二极管存在的寄生振荡问题，采用在变压器原边加钳位二极管的方法减弱寄生振荡。最后利用仿真软件对电路进行了仿真研究，仿真验证了理论分析的正确性。
　　基于前面的理论研究与仿真分析，论文对变换器的主电路进行了参数设计，并且搭建了实验平台进行实验验证。实验结果证实了在负载电流与激磁电流两种ZVS方式配合下，变换器在负载全范围内实现了软开关，副边串电容的方法可以消除不对称半桥的直流偏磁，以及在变压器原边引入的钳位二极管可以减弱副边二极管的寄生振荡。

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1 绪论

1.1 引言

1.2 不对称半桥概述

1.3 国内外现状

1.4 课题主要研究内容

1.5 本章小结

2 倍流整流式不对称半桥工作原理

2.1 倍流整流式不对称半桥稳态工作分析

2.2 倍流整流式不对称半桥开关过程分析

2.3 软开关实现条件

2.4 实现ZVS的两种方式

2.5 存在的问题

2.6 本章小结

3 不对称半桥偏磁问题与振荡问题分析

3.1 变压器偏磁问题的基本原因

3.2不对称半桥偏磁问题分析与解决方法

3.2振荡分析与解决方法

3.4 本章小结

4 不对称半桥主电路参数设计

4.1 输入整流滤波电路设计

4.2 高频变压器的设计

4.3 开关管与整流管的选取

4.4 变压器原副边串联电容的计算

4.5 谐振参数的计算

4.6钳位二极管的选取

4.7输出滤波电感与电容的设计

4.8 本章小结

5 仿真与实验结果分析

5.1 系统仿真分析

5.2 实验结果及分析

5.3 本章小结

6 总结与展望

致谢

参考文献

附录：在校学习期间取得的研究成果