移相全桥软开关DCDC变换器的研究

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软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究一、本文概述随着电力电子技术的快速发展,DC/DC变换器在各种电源管理系统中扮演着越来越重要的角色。

特别是在电动车、可再生能源系统、数据中心以及航空航天等领域,DC/DC变换器的性能优化和效率提升成为了研究的热点。

传统的DC/DC变换器在开关切换过程中存在较大的开关损耗和电磁干扰,影响了其整体效率和稳定性。

因此,研究和开发新型的DC/DC变换器技术,特别是具有软开关特性的双向DC/DC变换器,对于提高电源系统的效率和可靠性具有重要的理论价值和实际应用意义。

本文旨在深入研究软开关双向DC/DC变换器的基本原理、拓扑结构、控制策略及其在实际应用中的性能表现。

文章首先介绍了DC/DC变换器的基本概念和分类,分析了传统DC/DC变换器存在的问题和挑战。

然后,重点阐述了软开关技术的原理及其在双向DC/DC变换器中的应用,包括软开关的实现方式、拓扑结构的选择以及相应的控制策略。

本文还将对软开关双向DC/DC变换器的性能评估方法进行探讨,包括效率、稳定性、动态响应等指标的分析和比较。

本文将通过仿真和实验验证,对所研究的软开关双向DC/DC变换器的性能进行验证和评估。

通过对比分析不同拓扑结构和控制策略下的实验结果,为软开关双向DC/DC变换器的优化设计和实际应用提供有益的参考和指导。

本文的研究成果将为电力电子技术的发展和电源系统的性能提升提供新的思路和解决方案。

二、软开关双向DCDC变换器的基本原理软开关双向DC-DC变换器是一种新型的电力转换装置,它结合了软开关技术和双向DC-DC变换器的优点,旨在提高转换效率、减小开关损耗和降低电磁干扰。

其基本原理主要涉及到软开关技术的运用以及双向DC-DC变换器的工作模式。

软开关技术通过在开关管电压或电流波形上引入零电压或零电流区间,实现了开关管的零电压开通(ZVT)或零电流关断(ZCS),从而极大地减小了开关损耗。

在软开关双向DC-DC变换器中,通过采用谐振电路、辅助开关或变压器等元件,实现了开关管的软开通和软关断,从而提高了变换器的效率。

移相全桥DCDC变换器的设计与研究

移相全桥DCDC变换器的设计与研究
关键字:移相全桥,小信号模型,零电压,占空比,模糊 PID
i
ABSTRACT
With China's rapid economic development, electronic technology and computer technology become more and more widely. It makes the power supply develop in the direction of lighter , smaller, high-frequency and high-efficiency. While increasing the operating frequency, the power switch voltage and current stress increases as well.Soft-switching technology can achieve zero-voltage start or zero current shutdown. It can also improve the efficiency and reduce the electromagnetic interference. In the field of high-power applications,the phase-shifted full-bridge DC/DC converter has a simple circuit structure, a small switching loss, and it is easy to control.So it has been generally applied on many occasions.
第二章 移相全桥 DC/DC 变换器............................................................................................7 2.1 移相全桥 ZVS DC/DC 变换器 ....................................................................................7 2.2 移相全桥 DC/DC 变换器控制方式...........................................................................13 2.2.1 PID 控制............................................................................................................13 2.2.2 电压和电流双闭环控制 .................................................................................. 13 2.2.3 模糊控制 .......................................................................................................... 13 2.3 移相全桥 DC/DC 变换器关键问题的分析 ..............................................................14 2.3.1 两个桥臂实现 ZVS 的差异.............................................................................14 2.3.2 副边占空比的丢失 .......................................................................................... 16 2.3.3 整流二极管的换流 .......................................................................................... 17 2.4 改进型全桥移相 ZVS-PWM DC/DC 变换器电路 ..................................................21 2.5 本章小结 .....................................................................................................................28

移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器的仿真分析

移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器的仿真分析

移相全桥ZVSPWMDC/DC变换器的仿真分析作者:龙泽彪施博文来源:《消费导刊·理论版》2008年第17期[摘要]本文首先在研究硬开关的缺陷上,提出软开关技术。

对移相控制ZVS PWM DC/DC 变换器的工作原理进行分析研究的基础上,使用PSpice9.2计算机仿真软件对变换器的主电路进行仿真和分析,验证该新型DC/DC变换器的拓扑结构设计的正确性和可行性。

[关键词]软开关 DC/DC ZVS 移相控制 PSpice9.2作者简介:龙泽彪(1985-),男,湖北仙桃人,贵州大学电气工程学院在读硕士研究生,研究方向:异步电机控制;施博文(1985-),男,贵州大学电气工程学院在读硕士研究生,研究方向:电力电子与电气传动。

一、引言随着新型电力电子器件以及适用于更高频率的电路拓扑和新型控制技术的不断出现,开关电源朝着小型化、高效化、低成本、低电磁干扰、高可靠性、模块化、智能化的方向发展。

硬开关DC/DC变换器在电流连续工作模式下会遇到严重的问题,这一般都与有源开关器件的体内寄生二极管有关,其关断过程中的反向恢复电流产生的电流尖峰对开关器件有极大的危害。

本文在对DC/DC变换器的基本工作原理进行分析、研究的基础上,对已经出现的软开关DC/DC变换器拓扑结构进行分析研究,提出的一种新型的DC/DC变换器的拓扑结构,并进行深入的研究。

二、移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的工作原理移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器(Phase-Shifted zero-voltage-switching PWMDC/DC Full-Bridge Converter,PS ZVS PWM DC/DC FB Converter),是利用变压器的漏感或原边串联的电感和功率管的寄生电容或外接电容来实现开关管的零电压开关,其主电路拓扑结构及主要波形如图1所示。

其中,D1~D4分别是S1~S4的内部寄生二极管,C1~C4分别是S1~S4的寄生电容或外接电容,Lr是谐振电感,它包含了变压器的漏感。

5kw移相全桥ZVSDCDC变化器(开关电源)的研究要点

5kw移相全桥ZVSDCDC变化器(开关电源)的研究要点

5kw移相全桥ZVSDCDC变化器(开关电源)的研究要点学校代码:10213国际图书分类号:621.3 密级:公开工学硕士学位论文5kW 移相全桥ZVS DC/DC 变换器的研究硕士研究生:刘鑫导师:马洪飞教授申请学位:工学硕士学科:电气工程所在单位:电气工程及自动化学院答辩日期:2011 年6 月授予学位单位:哈尔滨工业大学r the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON 5kW PHASE-SHIFT FULL BRIDGEZVS DC/DC CONVERTERCandidate:Liu XinSupervisor:Prof.Ma HongfeiAcademic Degree Applied for:Master of EngineeringSpeciality:Power Electronics and ElectricDriversAffiliation:School of Electrical Engineering andAutomationDate of Defence:June, 2011Degree-Conferring-Institution:Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学硕士学位论文- I -摘要DC/DC 变换器是电力电子领域重要组成部分,在能源紧张的今天,提高DC/DC变换器的效率及功率密度,具有重要的意义。

功率器件的发展和软开关技术的提出使变换器高效高功率密度成为可能。

移相全桥ZVS DC/DC 变换器是一种能够实现软开关和大功率能量变换的变换器。

本文围绕移相全桥ZVS DC/DC 变换器的特点,分析了其工作原理、占空比丢失、变压器副边整流二极管振荡、滞后臂软开关实现条件等关键问题,并设计和制作了一款5kW 的原理样机。

第一章介绍了DC/DC 变换器的背景及发展方向,其中包括器件、软开关技术和目前DC/DC 变换器研究的热点。

双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析

双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析

双重移相控制的双向全桥DCDC变换器及其功率回流特性分析一、本文概述本文旨在对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器进行深入研究,并探讨其功率回流特性。

随着电力电子技术的快速发展,DCDC变换器作为能源转换与管理的核心组件,广泛应用于电动汽车、可再生能源系统、数据中心等众多领域。

其中,双向全桥DCDC变换器因其高效率、高功率密度和灵活的能量双向流动特性而受到广泛关注。

双重移相控制策略作为一种先进的调制方法,能够有效优化双向全桥DCDC变换器的性能。

它通过独立控制两个桥臂的移相角,实现输出电压和电流的精确调节,同时提高变换器的整体效率。

然而,双重移相控制策略也带来了复杂的功率回流问题,即在变换器工作过程中,部分功率会在不同桥臂之间回流,导致能量损失和效率下降。

因此,本文将对双重移相控制的双向全桥DCDC变换器的功率回流特性进行深入分析。

我们将建立变换器的数学模型,明确功率回流产生的机理和影响因素。

然后,通过仿真和实验验证,研究功率回流对变换器性能的影响程度,并提出相应的优化措施。

我们将总结双重移相控制策略在双向全桥DCDC变换器中的应用前景,为相关领域的研究和实践提供参考。

二、双重移相控制的双向全桥DCDC变换器基本原理双重移相控制的双向全桥DCDC变换器是一种高效、灵活的电能转换装置,能够实现双向的电能传输和功率回流。

其基本原理在于通过两个独立的移相控制策略,分别控制全桥变换器的两个桥臂,从而实现输入与输出之间的电压和电流的灵活调节。

变换器由两个全桥电路组成,每个全桥电路包括四个开关管,通过控制开关管的通断状态,可以实现电能的输入和输出。

双重移相控制策略则通过独立控制两个全桥电路的移相角,实现电能的高效转换。

在功率回流过程中,双重移相控制策略可以有效地调整回流电流的大小和方向,从而实现功率的高效回流。

具体而言,当变换器工作在逆变状态时,通过调整移相角,可以控制回流电流的大小和方向,使其与输入电流相匹配,从而实现功率的高效回流。

数字控制移相全桥DC_DC变换器的研究与设计.pdf

数字控制移相全桥DC_DC变换器的研究与设计.pdf
(2)移相全桥 DC/DC 变换器主电路设计。依据变换器的设计指 标,对移相全桥倍流整流 DC/DC 变换器的主电路参数进行了详细设 计,包括功率开关管的选择,输出整流二极管及钳位二极管的选择, 高频变压器的设计,输出滤波电感和电容的设计,谐振电感的设计以 及阻断电容的设计。
(3)基于 DSP 的移相全桥 DC/DC 变换器控制电路的设计。本 文采用 TI 的 TMS320F28335 作为数字控制芯片,深入研究移相 PWM 驱动信号的产生方法,并设计了采样电路和驱动电路,然后建立了移 相全桥倍流整流 DC/DC 变换器主电路的小信号模型和峰值电流模式 控制的小型号模型,推导了其传递函数,并根据系统的动态响应要求, 利用 MATLAB 中 sisotool 工具,设计峰值电流模式控制的模拟 PID 的参数,根据离散化方法,得到离散化的 PID 控制器的参数,完成了 数字 PID 控制器的设计,最后对主程序及各部分子程序进行了详细的 设计。
A Thesis Submitted to Shaanxi University of Science and Technology in Partial Fulfillment of the Requirement for the Degree of
Master of Engineering Science
答辩委员会主席: 评阅人:
申请工学硕士学位论文
论文题目: 数字控制移相全桥 DC/DC 变换器的研究与设计
学科门类:工学 一级学科:电气工程 培养单位:电气与信息工程学院
硕士生:余彬 导 师:史永胜 教授
2015 年 6 月
RESEARCH AND DESIGN OF PSFB DC/DC CONVERTER BASED ON DIGITAL CONTROL

移相全桥ZVZCSDCDC变换器综述.

移相全桥ZVZCSDCDC变换器综述.

移相全桥ZVZCSDC/DC变换器综述摘要:概述了9种移相全桥ZVZCSDC/DC变换器,简要介绍了各种电路拓扑的工作原理,并对比了优缺点,以供大家参考。

关键词:移相控制;零电压零电流开关;全桥变换器 1概述所谓ZVZCS,就是超前桥臂实现零电压导通和关断,滞后桥臂实现零电流导通和关断。

ZVZCS方案可以解决ZVS方案的故有缺陷,即可以大幅度降低电路内部的循环能量,提高变换效率,减小副边占空比丢失,提高最大占空比,而且其最大软开关范围不受输入电压和负载的影响。

图1 滞后桥臂零电流开关是通过在原边电压过零期间使原边电流复位来实现的。

即当原边电流减小到零后,不允许其继续反方向增长。

原边电流复位目前主要有以下几种方法: 1)利用超前桥臂开关管的反向雪崩击穿,使储存在变压器漏感中的能量完全消耗在超前桥臂的IGBT中,为滞后桥臂提供零电流开关的条件;图2 2)在变压器原边使用隔直电容和饱和电感,在原边电压过零期间,将隔直电容上的电压作为反向阻断电压源,使原边电流复位,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件; 3)在变压器副边整流器输出端并联电容,在原边电压过零期间,将副边电容上的电压反射到原边作为反向阻断电压源,使原边电流迅速复位,为滞后桥臂开关管提供零电流开关的条件。

图3 2 电路拓扑根据原边电流复位方式的不同,下面列举几种目前常见的移相全桥ZVZCSPWMDC/DC拓扑结构,以供大家参考。

图4 1)NhoE.C. 电路如图1所示[1]。

该电路是最基本的移相全桥ZVZCS变换器,它的驱动信号采用有限双极性控制,从而实现超前桥臂的零电压和滞后桥臂的零电流开关。

这种拓扑结构的缺陷是L1k要折衷选择,L1k太小,在负载电流很小时,超前桥臂不能实现零电压开关;L1k太大,又限制了iL1k的变化速度,从而限制了变换器开关频率的提高。

变换器给负载供电方式是电流源形式,电感L1k电流交流变化,输入电流脉动很大,要求滤波电容很大。

全数字DC-DC变换器研究

全数字DC-DC变换器研究

引言移相全桥ZVS DC-DC变换器是目前应用最广泛的软开关电路之一。

作为一种具有优良性能的移相全桥变换器,其两个桥臂的开关管均在零电压软开关条件下运行,开关损耗小,结构简单,顺应了直流电源小型化、高频化的发展趋势,因此在中大功率DC-DC变换场合得到了广泛应用,而系统数字化控制可进一步提高系统的可靠性。

数字化系统具备完整的可编程能力,它使程序修改、算法升级、功能移植都非常容易,相对于模拟控制方式具有明显的优势。

DC-DC变换器的数字化控制是当前的研究热点之一。

本文分析了主电路原理,采用TMS320LF2407作为主控芯片实现了ZVS DC-DC变换器的全数字控制,并给出了实验结果。

1 主电路拓扑及工作原理ZVS PWM DC-DC全桥变换器的主电路结构如图1所示,其主要波形如图2所示。

由图1可见,电路结构与普通双极性PWM变换器类似。

Q1、D1和Q4、D4组成超前桥臂、Q2、D2和Q3、D3组成滞后桥臂;C1~C4分别是Q1~Q4的谐振电容,包括寄生电容和外接电容;Lr是谐振电感,包括变压器的漏感;T副方和DR1、DR2组成全波整流电路,Lf、Cf组成输出滤波器,R1是负载。

Q1和Q3分别超前Q4和Q2一定相位(即移相角),通过调节移相角的大小来调节输出电压。

由图2可见,在一个开关周期中,移相全桥ZVS PWM DC-DC变换器有12种开关模态,通过控制4个开关管Q1~Q4在A、B两点得到一个幅值为Vin的交流方波电压;经过高频变压器的隔离变压后,在变压器副方得到一个幅值为Vin/K的交流方波电压,然后通过由DR1和DR2构成的输出整流桥,得到幅值为Vin/K的直流方波电压。

这个直流方波电压经过 Lf和Cf 组成的输出滤波器后成为一个平直的直流电压,其电压值为Uo=DVin/K(D是占空比)。

Ton是导通时间Ts是开关周期(T=t12- t0)。

通过调节占空比D来调节输出电压Uo。

由波形图可见,移相全桥电路控制方式的特点是:①在一个开关周期Ts内,每个开关导通时间都略小于Ts/2,而关断时间略大于Ts/2。

电流模式控制移相全桥零电压软开关(ZVS)DC-DC功率变换器

电流模式控制移相全桥零电压软开关(ZVS)DC-DC功率变换器

引言随着计算机与通信技术的飞速发展,作为配套设备的开关电源也获得了长足进步,并随着新器件、新理论、新电磁材料和变换技术以及各种辅助设计分析软件的不断问世,开关电源的性能不断提高。

本文介绍一种新型的高频DC/DC开关变换器,并成功地应用在军用充电机上。

DC/DC变换器主电路改进型移相全桥ZVS DC/DC变换器主电路结构和各点波形对照如图1、图2所示。

由于电路工作状态在一个周期内可以分为两个完全一样的过程,所以以下仅仅分析半个周期的情况,而这半个周期又可分为以下三种开关模态。

● 开关模态1,t0<t<t1,其中t1=DT s/2此时Q1和Q4同时导通,变压器副边电感L1和整流管D S2导通,原边能量向负载端传递。

此模态的等效电路见图3。

其中,a为变压器变比,V in是直流母线电压,I1和I2分别是电感L1和L2电流(L1=L2=LS),此时有等式(1)成立。

(1)(2)I p(t)=aI1(t)(3)当Q4关断时该模态过程结束。

● 开关模态2,t1<t<t2,其中t2≤T s/2在t1时刻关断Q4,此时副边电感L1中储存的能量给Q4电容(或并联电容)充电,同时将Q3两端电容电荷放掉。

为了实现软开关,Q4关断和Q3开通之间至少要存在一死区时间Δt1,使得在Q3开通前D3首先导通,且有下式成立。

I p1Δt1=2C eff V in(4)其中C eff是开关管漏源两端等效电容,I P1为t1时刻变压器原边流过电流。

当D3导通后,变压器副边两个二极管D S1和D S2同时导通,电路工作在续流状态。

此时等效电路如图4所示。

此时有如下电路方程成立。

(5)(6)(7)(8)r t=r mosfet+r xfmr (9)其中D为脉冲占空比,f S为电路工作频率,L’ik为主边变压器漏感(或与外接电感的串联值),rt是变压器原边等效电阻,τ是原边等效电流衰减时间常数,Vfp是反并联二极管导通压降。

移相全桥ZVS控制的电动汽车DCDC转换器设计研究

移相全桥ZVS控制的电动汽车DCDC转换器设计研究

116AUTO TIMEAUTOMOBILE DESIGN | 汽车设计移相全桥ZVS 控制的电动汽车DC/DC 转换器设计研究王迎斌南京长安汽车有限公司 江苏省南京市 211200摘 要: 本文采用移相全桥控制策略,设计了一种应用于电动汽车的DC/DC 变换器并能实现功率开关的零电压导通。

本文对其进行了简要介绍移相全桥ZVS-DC 变换器的拓扑结构。

制造了一个原型进行了一系列的实验。

最终的实验结果与仿真结果相一致,且满足要求设计要求,证明设计方案的可行性。

关键词:移相全桥 电动汽车 拓扑结构 ZVS 控制1 引言伴随着全球能源危机情况的日益严重,节能环保汽车需求不断增加,大力发展电动汽车已成为国家重要战略的目标之一,而作为电动汽车核心部件的DC/DC 转换器,对其进行更深入的研究和改进也变得愈发迫切。

开关电源由于效率高、可靠性好等优点近年来逐渐受到设计人员的关注,其高频状态下的功率器件具有非线性特性,寄生电路参数在高频工况下效应明显,可以通过平稳的系统操作达到高效传输的目的。

在此设计中,相移全桥ZVS DC/DC 设计了电动汽车用变频器。

相移全桥ZVS DC/DC 转换器适用于中功率和大功率场合。

它可以充分利用功率器件的寄生参数来实现零电压开关并提高开关的开关频率[1]。

2 移相全桥ZVS DC / DC 转换器的结构和特征DC/DC 转换器可以将不可调节的直流电压转换成可调节的直流电压。

随着电动汽车的发展,DC/DC 转换器越来越多地应用于电动汽车中广泛。

由于动力电池的高压电源可以转换为低压电源通过DC/DC 转换器可以替代传统车辆中的小型发电机车辆的布局和结构可以优化。

相移全桥ZVS DC/DC 转换器的拓扑如图1所示。

全桥逆变器电路用于变压器的一次电路。

Q 1,Q 2,Q 3和Q 4是功率器件,例如IGBT 或MOSFET。

D 1,D 2,D 3和D 4是Q i 的寄生二极管分别。

C i 是寄生电容。

移相全桥DCDC变换器设计-开题报告

移相全桥DCDC变换器设计-开题报告

燕山大学里仁学院毕业设计(论文)开题报告课题名称:移相全桥DC-DC变换器设计学院(系):年级专业:学生姓名:指导教师:完成日期:一、说明选题的依据和意义通信网络技术的快速发展和通信业务的全面展开,各种数据业务、多媒体业务应用日益普及,产品的集成度将会越来越高。

在通信网络的建设和升级过程中,各种室内外设备及各种不同的应用场景,如城市中心区域、各大高校宿舍、铁路沿线,尤其是在偏远地区这种情况下,设备对其运行环境也提出了更加严格的要求,对电源质量的要求也更加苛刻。

直流远供电源系统是通信领域中的重要设备,广泛应用于远程及数据通讯、计算机、军事、航天等领域,涉及到国民经济的各行各业。

DC-DC变换器在通信设备用直流远供电源系统当中发挥着重要的作用。

目前基站存在大量的低效率电源,在网电源即便是比较新的,普遍效率一般也低于90%,在低负载输出时效率则更低。

在网运行超过一定年限又不具备模块休眠功能的老旧电源,其真正的效率只有80%左右。

有些基站建设在城乡或山区,电网环境恶劣,轻则造成系统失效,重则造成系统崩溃、设备损坏。

无论是失效还是崩溃都直接影响了通信信号的稳定和服务质量。

因此,基站供电效率和可靠性问题,成为目前运营商亟待解决的问题。

直流远供电源的优势在于:远程供电方案适于为通信网络中各种低功耗设备、室外型设备和特殊应用场景的设备提供电力,如网络末梢位置分散的小型通信设备等。

远供电源在通讯设备中的应用,不仅能够进一步保障通信设备得正常运行,而且还能更好地解决各种不同的特殊应用场景的供电问题(如小型的UPS供电,电池寿命很难得到保证,并且损坏率较高,蓄电池被盗以及当地接电不便或供电不稳定等),优化电源设备,提高运行效率,降低建设与维护成本,保障各类通信设备安全、可靠、稳定、经济、绿色的电源供应。

二、本课题国内外研究动态综述在目前现有的DC-DC变换技术当中,可供选择的电路拓扑结构形式有很多种,如:Buck、Boost、Buck-Boost、Fly-back、Forward和Full-Bridge、Half-Bridge等电路。

通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析

通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析

通信电源DC-DC变换器的移相全桥电路分析通信电源DC/DC变换器的移相全桥电路分析本文针对通信电源中DC/DC变换器的移相全桥主电路进行了分析及研究,并提出了采用改进型倍流整流移相全桥电路,来克服传统ZVS PWM全桥变换器存在的一些问题。

1 集中供电方式通信电源系统为了保证稳定、可靠、安全供电,通信电源系统可采用集中供电、分散供电、混合供电或一体化供电方式。

其中集中供电方式通信电源系统的组成框图如图1 所示。

图1 集中供电通信电源系统示意图目前,国内外通信电源仍然大都采用模拟和数字相结合的控制方式,大量应用数字化技术的还主要是保护和监控电路以及与系统的通信,完成电源的起动、输入与输出的过、欠压保护,输出的过流与短路保护及过热保护等,通过特定的界面电路,也能完成与系统间的通信与显示,但PWM 部分仍然采用专门的模拟芯片。

如中兴和华为目前还是采用传统的模拟技术,艾默生已有部分产品采用了全数字的控制,但其EMC、环路稳定性等问题还有待于改善。

本文针对通信电源的特点及现状,采用倍流整流的移相全桥变换器作为主电路,进行了关键参数的计算,并设计出样机进行分析仿真结果。

2 改进型倍流整流移相全桥变换器关键参数设计倍流整流主电路结构如所图2 示。

该电路由全桥逆变和倍流整流电路组成,根据负载大小的不同,该电路可工作在断续和连续模式,在断续状态下,副边二极管自然换流,没有反向恢复引起的电压尖峰,也没有占空比丢失的情况发生,但占空比较小,效率较低。

图2 倍流整流主电路在连续模式下(如图3 所示),要从实现副边整流二极管的自然换流以及实现滞后管ZVS 两个方面着手。

而实现这两点的关键在于阻断电容和输出滤波电感的优化设计。

图3 电路连续模式波形图下面对这两个元件的选择作出分析。

2.1 阻断电容设计阻断电容上的电压使得原边电流在零电平时快速下降,所以副边整流二极管在副边电压为零阶段能换流结束,从而避免了二极管的反向恢复问题,并且二极管换流结束后,由于二极管的自然阻断能力,电感上的电流反向后可以流经副边,从而折射回原边给滞后管提供能量实现ZVS。

移相全桥软开关升压变换器的研究

移相全桥软开关升压变换器的研究
最后,基于理论计算,对系统主电路进行仿真,研究其各部分设计的参数是否合乎实际电路。搭建移相控制ZV SDC/DC全桥变换器的实验平台,在系统实验平台上做了大量的实验。
实验结果表明,论文所设计的DC/DC变换器能很好的实现软开关,提高效率,使输出电压得到稳定控制,最后通过调整移相控制电路,可实现直流输出的宽范围调整,具有很好的工程实用价值。
115V/400Hz,输出为直流28.5V/100A,论文给出了详细的参数设计.同时,也分析了控制电路、保护电路、辅助电源电路等部分的工作原理和主要参数设计.根据计算出的参数,制作和调试出了工程样机,给出了仿真与实验结果,该样机的变换效率达91﹪以上.
10.学位论文周成军采用辅助网络的软开关全桥变换器研究2008
7.会议论文王川云.周波.刘闯双凸极电机两种主电路拓扑的分析与比较2001
双凸极电机是90年代出现的一种新型交流调速电机,是交流电机调速与传动领域近年来继开关磁阻电机之后又一新的研究方向.本文介绍双凸极电机电路拓扑进行了分析和比较,并给出了结论.
该逆变器具有高效节能、重量轻、体积小、噪音小等特点。试验结果表明,该弧焊逆变器具有良好的静态特性和动态特性,恒流稳定,是一种发展前景广阔的新型电源。
6.学位论文郭辉基于移相控制技术新的全桥DC/DC变换器拓扑的仿真与实验2004
全桥变换器是由BUCK变换器演变而来的,属于降压型变换器,和BUCK变换器有许多相似之处,但它们分别应用于不同的功率拓扑中.BUCK变换器常用于中小功率场合,而在大功率的电源应用中,最常用的拓扑结构是全桥变换器拓扑.随着功率的加大、频率的提高,开关管损耗的加大,必然会涉及到软开关.通常在全桥变换器电路中实现软开关的方式有两种,一是改变控制方式,二是改变电路拓扑.在控制方式中,移相控制是一种比较常用的控制方式,而基于移相控制方式,全桥变换器演变出了很多的电路拓扑结构,应用于不同的场合,并改善全桥变换器基本拓扑的系统性能.在该文的设计中,将对一种新的全桥变换器拓扑进行研究.该文首先将这种新的电路拓扑结构与全桥变换器基本拓扑比较,在此基础上分析了不同的控制方式的优缺点,从而选择了移相控制方式.然后,分析了采用移相控制方式下电路的各种工作模态,以及电路的性能.仿真在开关电源的设计中有着重要的作用,有助于进一步认识电路工作状态,并帮助验证实验设计的参数.在文中,采用SIMETRIX对移相控制下新的全桥变换器电路拓扑进行了闭环仿真分析,直观的显示了新电路拓扑的工作状态以及电路性能.最后进行了实验设计.

5kW移相全桥ZVSDCDC变换器的研究_图文(精)

5kW移相全桥ZVSDCDC变换器的研究_图文(精)

硕士学位论文5kW 移相全桥ZVS DC/DC变换器的研究RESEARCH ON 5kW PHASE-SHIFT FULL BRIDGEZVS DC/DC CONVERTER刘鑫哈尔滨工业大学2011年6月国内图书分类号:TM614 学校代码:10213 国际图书分类号:621.3 密级:公开工学硕士学位论文5kW 移相全桥ZVS DC/DC变换器的研究硕士研究生:刘鑫导师:马洪飞教授申请学位:工学硕士学科:电气工程所在单位:电气工程及自动化学院答辩日期:2011年6月授予学位单位:哈尔滨工业大学Classified Index:TM614 U.D.C:621.3Dissertation for the Master Degree in EngineeringRESEARCH ON 5kW PHASE-SHIFT FULL BRIDGEZVS DC/DC CONVERTERCandidate : Supervisor : Speciality :Liu XinAcademic Degree Applied for:Prof.Ma HongfeiMaster of EngineeringPower Electronics and Electric DriversSchool of Electrical Engineering and Automation June, 2011Affiliation : Date of Defence:Degree-Conferring-Institution : Harbin Institute of Technology哈尔滨工业大学硕士学位论文摘要DC/DC变换器是电力电子领域重要组成部分,在能源紧张的今天,提高DC/DC变换器的效率及功率密度,具有重要的意义。

功率器件的发展和软开关技术的提出使变换器高效高功率密度成为可能。

移相全桥ZVS DC/DC变换器是一种能够实现软开关和大功率能量变换的变换器。

基于+ARM+的移相全桥+DC-DC+变换电路软开关的研究

基于+ARM+的移相全桥+DC-DC+变换电路软开关的研究

分类号学号 M200971907 学校代码 10487 密级硕士学位论文基于ARM的移相全桥DC-DC变换电路软开关的研究学位申请人:袁野学科专业:控制理论与控制工程指导教师:程善美教授答辩日期:2012年2月10日A Thesis Submitted in Partial Fulfillment of the Requirements for theDegree of Master of EngineeringResearch on Soft Switch of Phase-Shifted Full Bridge DC-DC Converter Based on ARMCandidate : Yuan YeMajor : Control Theory and Control EngineeringSupervisor : Prof. Cheng ShanmeiHuazhong University of Science & TechnologyWuhan 430074, P. R. ChinaFeb., 2012独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师的指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

尽我所知,除文中已标明引用的内容外,本论文不包含任何其他人或集体已经发表或撰写过的研究成果。

对本文的研究做出贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。

学位论文作者签名:日期:年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。

本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

保密□,在______年解密后适用本授权数。

本论文属于不保密□。

(请在以上方框内打“√”)学位论文作者签名:指导教师签名:日期:年月日日期:年月日华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文摘要随着电力电子技术的发展,开关电源越来越趋向于高频化。

基于移相全桥-倍流整流的双向DC-DC变换器的研究

基于移相全桥-倍流整流的双向DC-DC变换器的研究
本 文 首 先 研 究 了 传 统 的 移 相 全 桥 - 倍 流 整 流 拓 扑 的 工 作 原 理 ,然 后 研 究 了 双向全桥结构 DC/DC 变换器的性能,发现,由于其不能实现正反向输入输 出电压恒定,故选择了另外一种拓扑,即将变压器副边由双向全桥结构 DC/DC 变换器的全桥结构改为使用 MOSFET 器件的倍流整流结构。然后对 此拓扑的正反向工作过程进行了具体分析,并使用 SABER 仿真软件验证了 其原理的正确性。接着,本文探究了了此拓扑的正反向工作过程实现同步整 流的方法,给出了驱动信号的调制方法,并且,对在反向工作时的同步整流 驱动信号调制的方法进行了仿真验证。在第三章中,分析了拓扑正反向工作 时的几个重要问题。首先是针对反向工作时的 MOSFET 电压尖峰,提出了一 种有源箝位的方法;然后,设计了正反向工作时的驱动电路;最后,对拓扑 正 反 向 工 作 的 损 耗 进 行 了 分 析 。在 第 四 章 中 ,对 电 路 的 正 反 向 工 作 进 行 建 模 。 在建立拓扑正向工作模型的时候,由于其模型可以通过 BUCK 变换器模型演 化得到,故首先建立 BUCK 变换器模型,然后对非理想的隔离变压器模型加 以考虑,则得到了拓扑正向工作小信号模型;在推导此拓扑结构的反向模型 时,也是利用 BOOST 模型演化得到。在模型建立完成之后,进行了补偿环 路的设计,并使用 MATLAB 分析了补偿结果,结果较为理想。在第五章中, 计 算 了 电 路 中 各 元 件 参 数 ,并 进 行 了 变 压 器 的 设 计 ,根 据 所 计 算 的 元 件 参 数 , 搭建了硬件电路,并且测试了电路正反向工作,结果较为理想。
1.1 课题背景及研究的目的和意义 ........................................................................... 1 1.2 双向 DC/DC 变换器概述 ..................................................................................... 1

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究

软开关双向DCDC变换器的研究一、本文概述1、介绍双向DCDC变换器的研究背景和意义随着可再生能源和电动汽车等领域的快速发展,对于高效、可靠且智能的电力转换系统的需求日益增加。

双向DC-DC变换器作为一种能够实现电能双向流动的电力转换装置,在这些领域中发挥着至关重要的作用。

本文旨在深入研究软开关双向DC-DC变换器的相关技术和应用,为提升电力转换系统的效率和可靠性提供理论支持和实践指导。

双向DC-DC变换器的研究背景主要源于其广泛的应用场景。

在可再生能源领域,如太阳能和风能发电系统中,由于电源的不稳定性和间歇性,需要一种能够灵活调节电能流动的装置来确保电力系统的稳定运行。

在电动汽车领域,双向DC-DC变换器可以实现车载电池与超级电容之间的能量双向流动,从而提高电动汽车的能量利用效率和动态性能。

研究双向DC-DC变换器的意义在于,通过优化其控制技术和拓扑结构,可以提高电力转换系统的效率和可靠性,降低能量损耗和系统成本。

随着智能电网和分布式发电系统的快速发展,双向DC-DC变换器在电能管理、优化调度和故障隔离等方面也发挥着越来越重要的作用。

因此,对软开关双向DC-DC变换器的研究不仅具有重要的理论价值,还具有广阔的应用前景。

本文将对软开关双向DC-DC变换器的相关技术和应用进行深入研究,旨在为其在可再生能源、电动汽车和智能电网等领域的应用提供理论支持和实践指导。

通过不断优化其控制技术和拓扑结构,有望推动电力转换系统向更高效、更可靠和更智能的方向发展。

2、软开关技术的概念、特点及其在双向DCDC变换器中的应用软开关技术是一种在电力电子领域广泛应用的创新技术,它通过在开关过程中引入谐振,使得开关的切换在零电压或零电流的条件下进行,从而显著降低了开关损耗,提高了系统的效率。

相比于传统的硬开关技术,软开关技术在开关动作时产生的电磁干扰(EMI)和噪声也大大减少,使得整个系统的可靠性得到了提升。

在双向DCDC变换器中,软开关技术的应用主要体现在两个方面:一是实现开关管的零电压开关(ZVS)或零电流开关(ZCS),从而降低开关损耗,提高变换器的效率;二是通过谐振过程,实现能量的传递和回收,进一步提高系统的能量利用效率。

一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计【文献综述】

一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计【文献综述】

毕业设计开题报告测控技术与仪器一种移相全桥软开关DC-DC开关电源设计1前言部分(阐明课题的研究背景和意义)课题研究的背景和意义:随着开关电源向高频化、高功率密度发展,人们愈来愈重视开关电源工作时日渐突出的开关损耗,开关损耗直接影响到开关电源的工作效率和可靠性。

传统的开关电源采用一个变压器实现交流电到直流电的转换,由于变压器体积大,转换效率低,造成了很大的浪费。

故本文拟设计基于UCC3895的移相全桥软开关电源控制核心板,实现输入380V交流,输出200V直流,效率85%以上。

大大提高了开关电源的转换效率,体积小,简单便携。

近年来,电力电子技术发展迅速,直流开关电源广泛应用于计算机、航空航天等领域。

过去,笨重型、低效电源装置已被小型、高效电源所取代,但是要实现电源装置的高性能、高效率、高可靠性并减小体积和重量,就必须实现开关电源的高频化。

开关电源的高频化不仅减小了功率变换器的体积,增大了变换器的功率密度和性能价格比,而且极大地提高了瞬时响应速度,抑制了电源所产生的音频噪声,从而已成为新的发展趋势。

然而功率变换器开关频率的进一步提高(传统PWM变换器中开关器件工作在硬开关状态),受以下因素的限制:(1)开通和关断损耗大;(2)感性关断问题;(3)容性开通问题;(4)二极管反向恢复问题;(5)剧烈的di/dt和du/dt冲击及其产生的电磁干扰(EMI)。

而软开关技术是使功率变换器得以高频化的重要技术之一,它应用谐振的原理,使开关器件中的电流(或电压)按正弦或准正弦规律变化。

当电流自然过零时,使器件关断(或电压为零时,使器件开通)从而减少开关损耗。

它不仅可以解决硬开关变换器中的硬开关损耗问题、容性开通问题、感性关断问题及二极管反向恢复问题,而且还能解决由硬开关引起的EMI等问题。

[1]软开关电源是相对于硬开关电源而言的。

人们通常所说的开关电源,指的是硬开关电源,它是在承受电压或电流的情况下接通或断开电路的,因此在接通和关断的过程中会产生较大的损耗,并且开关频率越高,产生的损耗也越大。

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f传统移相全桥ZVS DC/DC变换器具有两个主要的缺点:~是副边占空比丢 失较大,二是变换器在轻载时无法实现滞后桥臂开关管的ZVS。ZVS的实现是
以牺牲变压器副边一定量的占空比为代价的,它无法消除只能尽量减小。在低压 大电流输入的情况下,副边占空比的丢失尤为严重,导致变换器的效率低下,使 得实现ZVS变得没有意义。论文通过在传统移相全桥DC/DC变换器的变压器原 边串入可饱和电感,大大减小了副边占空比的丢失,同时在滞后桥臂并联辅助谐 振网络,使得滞后桥臂开关管在轻载时也能实现ZVS,并迸一步减小了副边占 空比的丢失。可饱和电感和辅助谐振网络的引入解决了低压大电流输入情况下宽 负载范围内实现ZVS和副边占空比丢失严重的矛盾,在实现ZVS的同时将副边 占空比丢失减小到几乎为零,使得移相全桥ZVS技术能够很好地应用于这类
adopts Phase—Shifted Full—Bridge zero—voltage—switched(PS FB ZVS)technology
instead of traditional hard switching technology to decrease the switching wastage.It gets good results.
performance ofthe converter.
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Based on the analyzing of the theory,the parameters of main circuit,control
circuit and closed—loop part are designed through simulation.Some performances of
There are tWO disadvantages in the traditional FB PS ZVS DC/DC converter:one
is the loss of duty cycle of output voltage of secondary winding is high,the other is it
DC/DC变换器中/刀
为了使变换器具有良好的动静态特性,变换器必须实现闭环控制。论文采用 能。
在理论分析的基础上,论文对该变换器进行了仿真研究,设计了该变换器主 电路、控制电路和闭环反馈环节的各项参数,并对变换器的各项性能进行了研究。
最后论文给出了该变换器原理样机的实验结果。 关键词:DC/DC变换器;移相全桥:零电压开关;平均电流模式;辅助谐振
在DCfDC变换器中,高功率密度和大容量化是其主流发展方向之一。在! 些特殊的应用领域,例如需要蓄电池供电的场合、新能源技术中太阳能与燃料电 池的研究与开发、电动汽车的研究与开发和军工等领域,需要将十几伏至二十几 伏的低压直流电,转换成几百伏的高压直流电,供给逆变器或其它负载使用。低 压大电流输入情况下的DC/DC变换器急待解决的一个问题就是效率问题,即如 何降低损耗。由于低压大电流输入DCPDC变换器应用的领域比较少,导致对低 压大电流输入、高压大功率输出的DC/DC变换器的研究也很欠缺,有必要对这 类变换器进行研究和探讨,选择出合理的方案,研制出在低压大电流输入情况下 的高功率密度,高可靠性、高效率、大容量的DCfDC变换器。本论文正是针对 这一背景提出来的。
as well as high efficiency has always been the goal to pursue in the field of modem
electric power converters.To achieve the goal,a converter is designed based on the selection of the main circuit topology and the control method through theoretic analyzing and simulation.
中N{41学院电工研究所硕士学位论文
移相仝桥软开关DC/DC变换器的研究
开关技术,已成为趋势。最早的软开关技术是谐振变换器(Resonant Converter) “1。但是谐振变换器,诸如串联谐振变换器(Series Resonant Converter,SRC)、 并联谐振变换器(Parallel Resonant Converter,PRC)、以及准谐振变换器 (Quasi.Resonant Converter,QRC)和多谐振变换器(Multi-Resonant Converter, MRC)很难实现PWM控制,而是通过频率调制方式(Frequency Modulation,FM) 来控制。为了在很宽的输入电压和负载变化范围内调节输出电压,开关频率范围 要求很宽,一方面使得控制方式变得复杂,另一方面也使得输出滤波器的优化设 计十分困难,磁性元件体积和重量的减小受到限制,而且开关管和谐振电感、谐 振电容的电压和电流应力较大。
中国科学院电工研究所 硕士学位论文
移相全桥软开关DC/DC变换器的研究 姓名:张先谋
申请学位级别:硕士 专业:电力电子与电力传动
指导教师:李耀华 2002.6.13
中国科学院宅工研究所硕上|学位论文
摘要
移帽全桥软开关DC/DC变换器的研究
弋¨h豇
本论文研究了以全桥变换器作为主电路拓扑、以移相谐振控制芯片UC3875 作为主控芯片、以移相控制方式作为控制方案的移相全桥软开关DC/DC变换器。 该变换器的输入电压为24VDC,输出电压为300VDC。商功率密度、离效率和 高性能是现代电力电子功率变换器不断追求的目标。从这~点出发,本文从主电 路拓扑选择,控制方案确定等方面入手,通过理论分析和仿真计算,设计并制作 了该变换器的原理样机。
high performance power converters.The increase ofthe power density must be based
on quickening the switching frequency,therefore,soft switching is desired.The paper
condition.It decreases the efficiency of the converter and makes it have no significance to realize ZVS.According to these problems,a saturable inductance and
control method has to be applied.The paper takes advantage of a double closed-loop
dynamic control method based on average—current mode and improves the static and
§1.2国内外DC/DC变换器技术研究现状和发展趋势
在高频化和大容量化方面,国内外对DCfDC变换器的研究都取得了长足的 进展,其发展速度是相当快的。在高频化方面,国外己研制出了开关频率几千赫 兹甚至几十千赫兹的DC/Dc变换器,国内对几千赫兹的DCfDC变换器的研究也 正F|趋成熟。在大容量化方面,国内DCfDC变换器单机输出功率已达到了几千 至十几千伏安。DCfDC变换器中软开关技术的使用越来越普遍,逐渐取代了硬
reduces the loss of duty cycle nearly to zero and makes the FB PS ZVS technology
can be commendably used in this type ofDC/DC converters.
To achieve a good performance both statically and dynamically,closed loop
论文选取全桥变换器作为主电路拓扑。全桥变换拓扑优点较多,是高质量、 大功率变换的主流拓扑。功率密度的提高必须提高开关频率,这就要求实现开关 管的软开关。论文以移相全桥零电压开关(Zero—Voltage—Switched,ZVS)技术取 代了传统的双极性硬开关技术,降低了开关管的开关损耗,取得了良好的效果。
the convener are also analyzed in the simulation. Finally,experimental results of the converter are presented and discussed in the
PapeL Keywords:DC/DC converter;phase-shifted FB;ZVS;average。current mode;
auxiliary resonant circuit.The adoption of saturable inductance and auxiliary resonant
circuit resolves the conflict between realizing ZVS in a wide range of load and serious loss of duty cycle in low voltage,high current input condition.It realizes ZVS while
auxiliary resonant circuit is introduced in the paper.The loss of duty cycle is greatly reduced due to the adoption of saturable inductance and auxiliary resonant circuit and the lagging arnl can realize ZVS in light load condition due to the adoption of
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