宽电压输入范围隔离变换器的研究

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1、硕士学位论文宽电压输入范围隔离变换器的研究THEDESIGNOFWIDEINPUTVOLTAGERANGEISOLATEDCONVERTER张帅哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TM46学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工程硕士学位论文宽电压输入范围隔离变换器的研究硕士研究生：张帅导师：张东来教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM46U.D.C:621.3DissertationfortheMaster’s

2、DegreeofEngineeringTHEDESIGNOFWIDEINPUTVOLTAGERANGEISOLATEDCONVERTERCandidate：ZhangShuaiSupervisor：Prof.ZhangDonglaiAcademicDegreeAppliedfor：Master’sofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Instit

3、ution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要宽电压输入范围变换器广泛应用于可再生能源系统中，比如光伏系统、燃料电池与超级电容混合系统，以及其他化学电池系统。本课题拟设计一种新型宽范围隔离变换器，使输入电压的应用范围拓宽到8:1，并对其工作原理及控制方式进行了研究。本文详细研究了宽电压输入变换器的工作特点，设计了一款变结构桥式电路，将变结构类变换器和双变压器类变换器的优点集中到新型变结构桥式变化器中。鉴于宽输入电压的特点，将该变换器的工作状态划分为3种模式以满足在不同输入电压等级下的高效率工

4、作。通过主功率拓扑进行小信号建模可知，当输入电压变化且变换器工作在相应的工作模式时，主功率拓扑环路增益具有随输入电压的升高等比变化的特性。由于主功率拓扑在不同工作模式下具有不同的传递函数，为提高变换器的动态响应、简化控制环路的设计，本文将变换器的输入电压按照不同的工作模式分别以不同的比例引入至三角波发生器中，形成具有输入电压前馈的PWM控制方式。采用本文设计的三角波电路后，该变结构桥式变换器在不同工作模式下的控制环路设计可等效为传统的二阶Buck变换器控制环路设计，补偿环节设计简单且动态响应较高。为提高功率密度，本文采用磁集成技术将输入滤波电感

5、、输出滤波电感和变压器集成到同一磁芯中，使系统的体积和重量大大减小。其中变压器与电感绕制时采用了适当的解耦方式，消除了变压器与电感之间相互作用。与采用分立器件相比，系统的性能基本不变。通过仿真分析和实验测试均验证了变结构桥式电路在宽范围输入电压应用中的可行性，在输入电压变化和负载突变时，系统均能稳定工作，且性能良好。关键词：宽电压输入范围；变结构桥式电路；电压前馈；三角波发生电路；磁集成；耦合电感-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWideinputvoltageconverterarewidelyusedinrenewable

6、energysystems,suchasphotovoltaicsystems,fuelcellsandsupercapacitorhybridsystems,andotherChemicalbatteriessystems.Thepaperintendstodesignanewtypeofwideinputisolationconvertertobroadetherangeofinputvoltageto8:1.Anewkindofbridgecircuitwithvariablestructureswasdesignedbythethesi

7、s,whichfoucstheadvantagesofvariablestructuretypeconverteranddoubletransformstypeconverter.Accordingtothechangesofinputvoltage,thesystemcouldworkinthreedifferentmodestokeepthesysteminhighefficientatdifferentinputvoltagelevels.Wefoundthattheloopgainwasalsochangedaccordingtothe

8、changeofinputvoltagethroughthesmallsignalmodeling.Toimprovethedynamicrespon