采用有源钳位的zvs交错并联正激式三电平变换器研究

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1、中图分类号：TN86学校代码：10213UDC：621.3密级：公开工学硕士学位论文采用有源钳位的ZVS交错并联正激式三电平变换器研究硕士研究生：郭超导师：孙铁成教授级高工申请学位：工学硕士学科：电气工程所在单位：电气工程系答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex：TN86U.D.C.：621.3DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONACTIVE-CLAMPINGZVSINTERLEAVEDFORWARDTHREE-LEVELC

2、ONVERTERCandidate：GuoChaoSupervisor：Prof.SunTiechengAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：DepartmentofElectricalEngineeringDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在

3、对能源利用效率要求越来越高的今天，开发出一款绿色、高效率、高功率等级的开关电源变得尤为重要。多电平技术的使用不仅能够减少谐波的污染，同时能够减少开关器件的电压应力，从而更适用于高电压、高功率密度的场合。本文以三电平DC-DC变换器作为研究对象，针对传统三电平直流变换器的不足，提出相应的改进措施，以此提高变换器的整体性能。本文将正激式变换器同三电平变换器相结合，不仅实现了输入与输出间的电隔离及升压功能，还能减少开关管的电压应力；在此基础上，通过交错并联结构的引入，减小了输入、输出的电压纹波；利用有源钳位的方式保证变压器完成有效的磁复位；在

4、负载侧采用带中心抽头的滤波电感，软化了二极管的关断过程。采用了斩波控制策略并分析电路的工作模态。通过理论计算确定各器件的参数与型号，保证器件可靠地实现电路要求；结合混沌分析的结果，保证变换器能够稳定地运行，而不至于出现与设计预期截然不同的现象。通过Pspice软件仿真的结果，验证变换器的可行性。控制系统以型号为TMS320F2812的DSP为控制核心，完成了变换器所需的六路PWM信号、软件保护及PI闭环控制；并在此基础上设计了相应的驱动电路、保护检测电路及保护执行电路。通过软件与硬件相结合的方式，保证了变换器能够安全、可靠地运行。为了进

5、一步验证变换器改进措施的实现情况，设计了一台48V/4A、80kHz的实验样机系统。从实验样机系统的调试结果可以看出，实现了升压的功能；输出谐波的含量明显减少；变换器中的开关管具有较理想的ZVS环境；开关管所承受的电压应力明显降低；输入与输出电压纹波得到了明显的改善；带中心抽头的滤波电感软化了二极管的关断过程，减小了变压器原副边的电压过冲与震荡。根据实验样机的结果，验证了本次设计提出变换器的可行性与正确性。关键词：三电平变换器；有源钳位；交错并联；ZVS；混沌理论-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWithincreas

6、inglyhighdemandinenergyefficiencytoday,developedagreen,highefficiency,highpowerlevelswitchingpowerbecomesparticularlyimportant.Usingmulti-leveltechnologynotonlyreducetheharmonicpollution,butalsoreducethevoltagestressoftheswitchingdevice,thusmulti-leveltechnologyismoresui

7、tableforhigh-voltage,highpowerdensityapplications.Thispaperwillstudyfortheshortcomingofthree-levelDC-DCconverter,proposeappropriatemeasuresforimprovement,inordertoimprovetheoverallperformanceoftheconverter.Thispapercombinedforwardconverterandthree-levelinverter,notonlyis

8、olatetheelectricalinputandoutput,butalsoreducevoltagestressontheswitch;Onthisbasis,introducedbyinterlea