改进型zvs复合式全桥三电平直流变换器的研究

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1、工学硕士学位论文改进型ZVS复合式全桥三电平直流变换器的研究付雷哈尔滨工业大学2008年6月国内图书分类号：TN86国际图书分类号:621.314.1工学硕士学位论文改进型ZVS复合式全桥三电平直流变换器的研究硕士研究生：付雷导师：孙铁成教授级高工申请学位：工学硕士学科、专业：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2008年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TN86U.D.C.:621.314.1DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONIMPROV

2、EDZVSHYBRIDFULL-BRIDGETHREE-LEVELDC-DCCONVERTERCandidate：FuLeiSupervisor：Prof.SunTiechengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpecialty：ElectricalEngineeringAffiliation：DepartmentofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2008Degree-Conferring-Institution：HarbinInstit

3、uteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要近年来，为了能够适应高输入电压高效率应用场合的需要，基于软开关技术的三电平直流变换器成为开关电源领域的研究热点。其中，零电压开关复合式全桥三电平直流变换器在中大功率领域具有广泛的应用前景。这种变换器不仅充分发挥了中点钳位结构的优点，而且由于采用零电压开关技术，可以极大地减小开关损耗，提高转换效率。然而，这种变换器存在滞后桥臂开关管难以在轻载下实现零电压开关以及输出整流二极管产生寄生振荡和电压过冲等问题。为此，本文首先分析了常规三电平变换器中开关管实现零电压开关的条件和输出整流二极

4、管产生寄生振荡的原因，进而提出一种采用新型辅助谐振网络的改进型零电压开关复合式全桥三电平直流变换器拓扑，通过在常规零电压开关三电平变换器的滞后桥臂加入无源谐振网络来扩大滞后管实现零电压开关的负载范围，通过加入饱和电感和软恢复二极管来减小输出整流二极管产生的寄生振荡和电压过冲。其次，在完成对改进型三电平变换器的工作原理分析之后，本文设计了一台120W的实验样机，即确定出实验样机的各项性能指标，之后按照性能指标要求设计变换器主电路的参数，以DSP2812为核心来设计变换器的数字控制系统，包括开关管驱动电路的设计和电压型PWM控制电路的设计。为了保

5、证实验样机安全可靠地工作，本文还为改进型变换器设计了输入过压保护电路和输出过流保护电路。同时，为深化对改进型三电平变换器的理论分析，本文采用状态空间平均法建立了Buck变换器的小信号模型，之后在Buck变换器小信号模型的基础上推导出改进型三电平变换器的小信号模型，采用经典控制理论中的频率特性法来分析改进型变换器的稳态特性和抗扰动能力。最后，实验样机经运行测试，达到了预期的性能指标要求。从样机的调试结果中可以看出，变换器的滞后管能够在宽负载范围内实现零电压开关，整流二极管产生的寄生振荡和电压过冲现象明显减小。关键词三电平变换器；DSP控制；零电

6、压开关；无源谐振网络-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRecently,three-leveldc-dcconvertersbasedonsoft-switchingtechnologyhavebecomehotresearchtopicsintheswitchingpowersupplyfieldtomeetwiththedemandsofhighinputvoltageandhighefficiencyapplications.Amongthesekindsofconverters,theZVS(Zero-Voltage

7、-Switching)hybridfull-bridgethree-leveldc-dcconverterhasbrightfutureinhighpowerapplications.Thiskindofconvertermakesuseofthethree-leveltechnologyinthetraditionalfull-bridgeconverter,soitcanendurehighinputvoltage,anditcanreducetheswitchinglossbecauseofthesoft-switchingtechno

8、logy.However,thelagging-legswitchescannotachieveZVSunderthelightloadconditionandth