谐振类开关变换器潜电路研究方法及其特性分析

摘要

随着电力电子变换器在国民经济的各个重要领域的广泛应用,其安全可靠性备受关注。电力电子变换器潜电路是一种新近发现的现象,潜电路作为潜伏在变换器中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致变换器产生非预期到的特性,影响变换器的整体运行性能和可靠性。 为此,本文选择谐振类开关变换器为主要研究对象,具体以谐振开关电容变换器和Buck ZVS MRC变换器为例开展了潜电路研究方法及特性的分析。 本文主要成果如下： (1)将现有适合于低阶谐振开关电容变换器潜电路研究的图论分析法,进一步推广,使其适合于高阶谐振开关电容变换器潜电路和其他电力电子变换器潜电路的研究。 (2)深入分析了基本升压谐振开关电容变换器和高阶升压谐振开关电容变换器的特性,并基于能量守恒定律研究得到它们潜电路发生的参数条件,由此总结出该类变换器潜电路发生的一般规律。研究结果表明,该类潜电路出现的条件由电路参数(开关电容值C、负载电阻RL),电路运行条件(开关频率fs)及电路拓扑阶数(n)决定。在负载、开关频率、开关电容等参数相同的情况下,若n阶升压式谐振开关电容变换器工作正常状态下,则其低阶(n-1,n-2,…,2)变换器必然工作在正常状态下,否则工作在潜电路状态。 (3)深入分析了基本降压谐振开关电容变换器和高阶降压谐振开关电容变换器的特性,并基于能量守恒定律研究得到它们潜电路发生的参数条件,由此总结出该类变换器潜电路发生的一般规律。研究结果表明,相对升压式谐振开关电容变换器而言,降压式谐振开关电容变换器中的潜电路现象更为复杂,更加丰富。当降压阶数n不同时,其潜电路现象也不同。 (4)对谐振开关电容变换器的潜电路的危害研究表明,潜电路的出现使得输出电压特性变差,电感电流及开关电容电压的应力增加,影响变换器的启动特性,且当0.5

目录

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1潜电路发展背景

1.1.1潜电路概念

1.1.2潜电路特点及危害

1.1.3潜电路分析技术

1.2电力电子变换器中潜电路现象及研究的必要性

1.3本文的内容安排

1.4本章小结

第二章电力电子变换器潜在电路图论分析法

2.1潜电路图论分析法

2.1.1线图及有向图

2.1.2图的矩阵表示

2.1.3开关网络

2.2潜电路图论分析法应用

2.2.1高阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析

2.2.2高阶降压式谐振开关电容变换器潜电路分析

2.3图论分析法在一般电力电子变换器潜电路研究的适用性

2.4本章小结

第三章升压式谐振开关电容变换器潜电路的特性

3.1基本升压式谐振开关电容变换器

3.1.1正常工作情况

3.1.2潜电路工作情况

3.1.3潜电路发生条件

3.1.4实验验证

3.2高阶升压式谐振开关电容潜电路的特性

3.2.1正常工作情况

3.2.2潜电路工作情况

3.2.3潜电路发生条件

3.2.4实验验证

3.3升压式谐振开关电容潜电路的一般特性

3.4本章小结

第四章降压式谐振开关电容潜电路的特性

4.1基本降压式谐振开关电容变换器

4.1.1正常工作情况

4.1.2潜电路工作情况

4.1.3潜电路发生条件

4.1.4实验验证

4.2高阶降压式谐振开关电容变换器

4.2.1正常工作情况

4.2.2 3阶降压式谐振开关电容变换器潜电路工作情况

4.2.3 1／n阶降压式谐振开关电容变换器

4.3降压式谐振开关电容潜电路的一般特性

4.4本章小结

第五章谐振开关电容变换器潜电路现象危害及消除方法

5.1谐振开关电容变换器潜电路现象的危害

5.1.1对输出电压特性的影响

5.1.2对电流电压应力的影响

5.1.3对软开关的影响

5.1.4对启动特性的影响

5.2消除潜电路可能的措施

5.3本章小结

第六章Buck ZVS MRC变换器的潜电路现象分析

6.1 Buck ZVS MRC构成原理及工作过程

6.1.1构成原理

6.1.2工作过程

6.2 Buck ZVS MRC的潜电路分析

6.2.1路径分析

6.2.2实验验证

6.3本章小结

结论

1.所做的工作

2.进一步工作的设想

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢