3kw 28vdc_±135vdc特种电源研制

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1、中图分类号TM461论文编号102870318-SX057学科分类号080800硕士学位论文3kW28VDC/±135VDC特种电源研制研究生姓名张爱玲学科、专业电力电子与电力传动研究方向功率电子变换技术指导教师龚春英教授南京航空航天大学研究生院自动化学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAutomationEngineeringResearchon3kW28VDC/±135VDCConvert

2、erAThesisinElectricalEngineeringbyAilingZhangAdvisedbyProfessorChunyingGongSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018南京航空航天大学硕士学位论文摘要随着电力电子技术的快速发展，高频开关电源以其重量轻体积小等优点广泛应用于信息、铁路、能源、航空、航天、国防等领域。应某企业的要求，研制一台额定3kW输出功率、2

3、8VDC输入（输入电压范围为24VDC-32VDC）、270VDC（±135VDC）输出的DC/DC变换器。根据高功率密度高可靠要求，选用了移相全桥电路。本文分析了移相全桥PWM变换器的工作原理，以及移相全桥PWM变换器的几个关键问题，包括占空比丢失、实现ZVS策略、变压器直流偏磁问题。为提高变换器的可靠性，采用了原边电流峰值控制策略。本文提出了一种可用于峰值电流控制的简单有效的原边电流磁隔离检测方法，该方法通过双磁环电流互感器电路可有效反映变压器原边电流的直流偏置信息，从而解决变压器直流偏磁问题。本文详细分析了斜

4、坡补偿的必要性以及设计方法，介绍了移相全桥变换器峰值电流控制原理并提出了其斜坡补偿的计算方法。论文建立了峰值电流控制下的移相全桥变换器的小信号模型并详细给出了3kW原理样机的工程实现方法，包括功率管的选取、磁性元件的设计等。基于上述理论分析和工程设计，研制了一台3kW的原理样机。实验结果验证了理论分析和工程设计的正确性。尤其针对变压器直流偏磁问题，实验结果表明，该变换器通过原边电流磁隔离检测方法实现变压器偏磁的有效抑制。最后，本文对移相全桥PWM变换器各部分的损耗进行了详细分析，包括主功率管、磁性元件、整流二极管、

5、吸收电路等，并计算了变换器的变换效率，结果与实验基本一致。分析结果表明，变换器主要损耗为主功率管损耗和吸收电路损耗，并指出了进一步提高效率的措施。关键词：移相全桥，变压器直流偏磁，双磁环电流互感器，峰值电流控制，损耗分析I3kW28VDC/±135VDC特种电源研制ABSTRCTWiththerapiddevelopmentofpowerelectronicstechnology,high-frequencyswitchingpowersupplyiswidelyusedininformation,railway,

6、energy,aviation,aerospace,nationaldefenseandotherfieldsbecauseofitsadvantagessuchaslightweightandsmallvolume.Accordingtotherequirementsofanenterprise,wedevelopaDC/DCconverterwithrated3kWoutputpower,28VDCinput(inputvoltagerange24VDC-32VDC)and270VDC(±135VDC)outp

7、ut.Accordingtothehighpowerdensityandhighreliabilityrequirements,thephaseshiftingfullbridgecircuitisselected.ThispaperfirstlyanalyzestheworkingprincipleandseveralkeyproblemsofthephaseshiftedfullbridgePWMconverter,includingdutyloss,ZVSstrategyandtransformerDCbia

8、s.Inordertoimprovethereliabilityoftheconverter,theprimarycurrentpeakcurrentcontrolstrategyisadopted.Inthispaper,asimpleandeffectiveprimarysidecurrentmagneticisolationdetectionmetho