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对称半桥双向直流变换器的研究

对称半桥双向直流变换器的研究

作者：路其龙北京交通大学

学位级别：硕士

近年来,双向直流变换器在航空电源系统、直流不停电系统、混合动力汽车以及电池化成等方面得到了广泛的应用。双向直流变换器正在朝着高效率、大功率密度、小体积的方向发展。随着开关频率的不断提高,功率器件的开关损耗随之加大,使得... 详细信息

近年来,双向直流变换器在航空电源系统、直流不停电系统、混合动力汽车以及电池化成等方面得到了广泛的应用。双向直流变换器正在朝着高效率、大功率密度、小体积的方向发展。随着开关频率的不断提高,功率器件的开关损耗随之加大,使得器件的软开关成为被广泛关注的话题。本文研究的是对称半桥双向直流变换器,本拓扑不需要增加辅助回路,通过移相控制即可实现开关管的零电压开通。本文将其应用于电池化成设备中,前级连接三相PWM整流器,后级连接Buck-Boost双向直流变换器为电池充放电。本文首先对双向直流变换器的拓扑结构进行分析和比较,结合实际需要,选择了对称半桥直流变换器作为研究对象。详细说明了对称半桥变换器双向的工作原理,对于变换器的相关工作特性进行了说明,并进行了仿真验证。提出了对称半桥双向直流变换器的控制策略,并对主电路参数和控制电路进行了设计。最后,制作了样机进行了验证。仿真与实验结果表明,变换器可以实现双向稳定运行,验证了系统参数的合理性和设计方案的可行性。

关键词：双向直流变换器移相控制对称半桥电池化成

基于Simplorer的对称半桥变换器仿真及试验验证

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科学技术与工程 2013年第17期21卷 4931-4935页

作者：夏桂书罗文田中国民用航空飞行学院航空工程学院广汉618307

为了提高变换器的磁芯利用率,解决偏磁问题,设计了一种对称半桥变换器。首先利用Ansoft公司的集成仿真软件Simplorer进行仿真分析,得出相应的仿真波形。然后按照仿真电路的参数制作出一个大功率对称半桥变换器样机。实测结果表明:输出... 详细信息

为了提高变换器的磁芯利用率,解决偏磁问题,设计了一种对称半桥变换器。首先利用Ansoft公司的集成仿真软件Simplorer进行仿真分析,得出相应的仿真波形。然后按照仿真电路的参数制作出一个大功率对称半桥变换器样机。实测结果表明:输出电流为0～50 A可调,输出电压为84.5 V,效率高达90%。仿真波形和试验实测波形近似吻合,证明本文仿真分析方法的可行性和正确性。对称半桥变换器铁心双向磁化,利用率高,且不存在偏磁现象,具有很强的实用推广价值。

关键词：对称半桥变换器 Simplorer 仿真偏磁

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ZVS对称半桥直流变换器及其设计

ZVS对称半桥直流变换器及其设计

作者：李树茂燕山大学

学位级别：硕士

传统对称半桥电路结构和控制简单且具有自动抑制变压器磁偏的优点，在焊机中应用广泛。但是传统对称半桥电路工作于硬开关状态，且两个开关管同时关断时其变压器漏感与开关管寄生电容产生振荡，这些问题限制了焊机开关频率的提高，影响... 详细信息

传统对称半桥电路结构和控制简单且具有自动抑制变压器磁偏的优点，在焊机中应用广泛。但是传统对称半桥电路工作于硬开关状态，且两个开关管同时关断时其变压器漏感与开关管寄生电容产生振荡，这些问题限制了焊机开关频率的提高，影响焊机的性能。针对传统对称半桥电路在焊机中的问题，本文提出了一种ZVS对称半桥直流变换器。ZVS对称半桥直流变换器在传统对称半桥桥臂中点和分压电容中点加入了一支由两个反向串联的辅助开关管组成的辅助支路，用于消除电路中的振荡，实现主辅开关的零电压开通;其主开关管的驱动信号与传统对称半桥变换器相同，辅助开关管的驱动信号由主开关管驱动信号经过一定延时得到,焊机中常用的脉宽调制芯片SG3525在此变换器中同样适用，其控制上容易实现。论文详细分析了ZVS对称半桥直流变换器的工作原理，给出了变换器各个工作阶段的等效电路和等效方程;分析了ZVS对称半桥变换器的工作特性，结合变换器的工作过程推导了其软开关实现的条件，并设计了变换器的参数;建立了变换器的交流小信号模型并对其进行了闭环设计，利用焊机中常用的脉宽调制芯片进行了控制电路的设计，并给出了数字控制方案;分析了功率模块在ZVS对称半桥直流变换器中应用的问题，为功率模块的设计提供了参考。最后，搭建了800W的实验样机，分别对传统对称半桥变换器和ZVS对称半桥变换器进行了实验分析，给出了两种变换器的效率曲线;实验结果验证了提出的变换器的可行性，且该变换器能够很好的应用于焊机电源中。

关键词：零电压开关对称半桥有源钳位有限元分析功率模块寄生电感

采用集成磁件的低压大电流输出DC/DC变换器研究

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采用集成磁件的低压大电流输出DC/DC变换器研究

作者：樊建辉西南交通大学

学位级别：硕士

微处理器等数据处理集成电路的发展对其供电电源提出了新的挑战,要求有更低的输出电压、更高的输出电流、快速动态响应、高功率密度、高效率和高可靠性。磁集成技术有利于开关电源中磁性器件体积重量的减小、损耗的降低,并且有利于开关... 详细信息

微处理器等数据处理集成电路的发展对其供电电源提出了新的挑战,要求有更低的输出电压、更高的输出电流、快速动态响应、高功率密度、高效率和高可靠性。磁集成技术有利于开关电源中磁性器件体积重量的减小、损耗的降低,并且有利于开关电源电流纹波的减小以及电源动态性能的改善,对变换器功率密度的提高和性能改善有重要意义。本文对采用集成磁件的半桥倍流整流变换器进行了分析和设计。通过本文工作的开展,有助于认识磁集成技术在开关变换器中的应用方法以及集成磁件的分析、设计、建模与仿真的方法,为分析和设计采用集成磁件的低压大电流输出DC/DC变换器提供了思路。本文介绍了近年来低压大电流输出DC/DC变换器中的应用技术,并针对磁集成技术原理进行了详细的分析。对磁集成技术的实现方法以及常用的磁件集成方式进行了归纳与总结。阐述了研究集成磁件变换器的一般过程。本文分析了DC/DC变换器一些基本拓扑的结构及其特点,对隔离式DC/DC变换器原边和副边拓扑进行了分析和比较,得出了隔离式低压大电流输出DC/DC变换器的优选拓扑结构。通过分析、比较在优选拓扑中能够应用的几种磁件集成方式选择了分离原边绕组的方式,从而得到了三种采用集成磁件的低压大电流DC/DC变换器拓扑。本文对采用集成磁件的对称半桥倍流整流变换器进行了详细的分析,并建立了其集成磁件的Pspice仿真模型。对变换器进行了设计并给出了仿真结果,验证了分析的正确性。

关键词： DC/DC变换器低压大电流磁集成倍流整流对称半桥

基于同步整流技术的低压/大电流输出直直流变换器的研究

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基于同步整流技术的低压/大电流输出直直流变换器的研究

作者：秦海鸿南京航空航天大学

学位级别：硕士

随着信息技术的迅速发展，小功率DC/DC变换器在计算机、通讯等应用场合得到了广泛的使用。为了满足这些场合对更快、更有效的数据处理的要求，其供电电源的要求也在不断提高，具体表现在：更低输出电压、更高输出电流、高功率密度、高... 详细信息

随着信息技术的迅速发展，小功率DC/DC变换器在计算机、通讯等应用场合得到了广泛的使用。为了满足这些场合对更快、更有效的数据处理的要求，其供电电源的要求也在不断提高，具体表现在：更低输出电压、更高输出电流、高功率密度、高效率、快动态响应及高可靠性。本文针对低压/大电流输出的小功率DC/DC变换器，围绕着变换器的效率问题，分析了同步整流的原理和特点，重点阐述了自驱动同步整流在低功率场合的优势，在分析比较了多种与自驱动同步整流相结合使用的电路拓扑后，指出常规的自驱动同步整流方案限制了与之结合使用的电路拓扑的范围这一局限性，从而给出了一种新颖的单绕组自驱动同步整流方案。这种新的驱动方案能够使副边的同步整流管在主变绕组电压为零阶段都导通，而且因为一个SR管栅极的放电电荷被用于另一个同步整流管栅极电容的充电，因而大大减小了变换器的损耗。该方案拓宽了自驱动同步整流的应用拓扑范围，特别适用于宽输入电压范围、变压器对称工作的拓扑(如推挽、桥式等)。绕组间耦合的紧密程度对这种新驱动方案性能的影响很大，在详细分析了这一影响后，本文对变压器绕组的绕制工艺进行了介绍和比较。文中在给出了结合单绕组自驱动方案的对称半桥变换器稳态原理分析、同步整流管损耗分析暨选择原则、同步整流管相关电路的布局设计后，建立了对称半桥变换器的小信号数学模型，分析了电源系统时域性能指标与频域特性之间的联系，在此基础上完成了系统的设计。并进行了必要的仿真。最后，本文完成了单绕组自驱动同步整流对称半桥变换器的原理样机的制作。给出了实验结果，验证了原理分析及设计的正确性。

关键词：直-直变换器小功率同步整流单绕组自驱动对称半桥系统设计控制