基于双半桥拓扑的高效率ZVZCS变换器研究.pdf

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1、硕士学位论文基于双半桥拓扑的高效率ZVZCS变换器研究RESEARCHONHIGHEFFICIENCYZVZCSCONVERTERBASEDONDUALHALF-BRIDGETOPOLOGY许传宇哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TM921.1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基于双半桥拓扑的高效率ZVZCS变换器研究硕士研究生：许传宇导师：张继红副教授申请学位：工程硕士学科：电气工程所在单位：电气工程及自动化学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TM921.1U.D.C.:621.3D

2、issertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONHIGHEFFICIENCYZVZCSCONVERTERBASEDONDUALHALF-BRIDGETOPOLOGYCandidate：XuChuanyuSupervisor：AssociateProf.ZhangJihongAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：ElectricalEngineeringAffiliation：SchoolofElectricalEngineeringandAutomation

3、DateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要电力电子技术的飞速发展和广泛应用，对高频开关电源的转换效率和功率密度等性能提出了更高的要求。移相全桥变换器因无需任何额外的器件就可以实现零电压开关，电路结构简单，效率高等优点，广泛应用于中高功率应用场合。然而，传统的移相全桥变换器具有几个突出的严重问题。首先，在轻载工作情况下，变换器无法实现开关管的ZVS特性，从而导致系统效率降低，电磁干扰增加。其次，变换器整流过程中的寄生振荡增加了器件的电压

4、应力和输出电压纹波。最后，在变换器的续流期间，导通损耗也显著增加。本文以解决基本移相全桥变换器拓扑存在的问题，实现高效率的直流电源为核心目标，首先在桥式组合型变换器的理论基础上，总结国内外学者研究的方案和拓扑结构，确定所要研究的基于双半桥拓扑的ZVZCS变换器电路，详细分析变换器拓扑的基本原理、工作模态、电压增益特性、超前臂开关管与滞后臂开关管的软开关实现条件，根据性能指标，进行硬件电路设计，包括参数计算、器件选型和变换器的整体结构布局设计。其次，由于该双半桥ZVZCS变换器的工作特性复杂，为了对系统进行有效的控制，建立双半桥ZVZCS变换器的数学模型，以提高系统的动态及稳态特性为目

5、标，进行控制器设计。最后，进行仿真和实验，验证电路理论分析与控制器设计方案的正确性。基于理论研究和参数设计，研制了一台额定功率为1kW的双半桥ZVZCS变换器，进行了实验测试及分析。实验结果表明，所研究的变换器工作在中载、轻载时也能够实现软开关，具有较高的转换效率，具有良好的动态和稳态特性。关键词：双半桥拓扑；软开关技术；零电压零电流；高效率-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofelectonicstechnology,thehigh-frequencypowersupplieshaveputforwardhigherrequir

6、ementsontheconversionefficeiencyandpowerdensity.Fullbridgeconverterscanrealizezero-voltageswitchingwithoutanyadditionaldevices.Thecircuithasasimplestructureandhighefficiency.Itiswidelyusedinhigh-powerapplications.However,theconventionalphase-shiftedfull-bridgeconverterhasseveraloutstandingserio

7、usproblems.First,underlightloadconditions,theconvertercannotachievezero-voltageswitching,resultinginreducingsystemefficiencyandhigherelectromagneticinterference.Second,rectificationparasiticoscillationsintheconverterprocessincreas