移相控制高压输出DC-DC变换器研究.pdf

《移相控制高压输出DC-DC变换器研究.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、博士学位论文移相控制高压输出DC-DC变换器研究RESEARCHONPHASE-SHIFTCONTROLLEDHIGH-OUTPUT-VOLTAGEDC-DCCONVERTER施凯敏哈尔滨工业大学2018年04月国内图书分类号：TM921.5学校代码：10213国际图书分类号：621.3密级：公开工学博士学位论文移相控制高压输出DC-DC变换器研究博士研究生：施凯敏导师：张东来教授申请学位：工学博士学科：电力电子与电力传动所在单位：深圳研究生院答辩日期：2018年04月授予学位单位：哈尔滨工业大学Cl

2、assifiedIndex:TM921.5U.D.C:621.3DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONPHASE-SHIFTCONTROLLEDHIGH-OUTPUT-VOLTAGEDC-DCCONVERTERCandidate：ShiKaiminSupervisor：Prof.ZhangDonglaiAcademicDegreeAppliedfor：DoctorofEngineeringSpecialty：PowerElectr

3、onicsandElectricalDrivesAffiliation：ShenzhenGraduateSchoolDateofDefence：April,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology摘要摘要传统移相全桥变换器以其易于实现软开关、结构简单及EMI特性好而应用于各种领域，但其同时存在软开关范围受限、占空比丢失、原边续流导通损耗及副边二极管电压尖峰等缺点。传统电压型移相全桥变换器为隔离降压型拓扑，当要求其具有高压

4、输出能力时，变压器匝比一般较大从而使线路上诸如漏感、匝间电容等寄生参数有明显增大，进而放大了以上缺点，严重限制了传统移相全桥变换器在诸如航天器电推进电源等大功率高电压输出场合的应用。因此研究适用于高电压输出场合的改进型软开关移相全桥拓扑显得尤为重要。本文针对高电压输出的需求及目前应用于该领域变换器的特性，提出了四种不同类型的高压输出变换器，具体研究内容如下：针对传统电压型移相全桥变换器的特性，本文提出了一种带谐振钳位电路的高压输出变换器，减小输出二极管的电压应力并确保主功率开关管能在较宽的负载范围内实

5、现零电压开通。本文研究变换器不同工作模式下的各种工作状态，分析了输出滤波电感电流纹波、主功率开关管软开关条件及副边整流桥电压应力等特性并给出了相应的拓扑参数。为改善电流馈电型移相全桥变换器滞后桥臂无法实现零电压开通的缺点，提出了一种混合了LLC谐振变换器与电流馈电移相全桥变换器特点的高压输出变换器。该变换器采用了共用滞后桥臂开关管的策略，在无任何辅助软开关电路的情况下能确保所有开关管在较宽的负载范围内实现零电压开通。针对高电压输出的需求，本文采用了副端串联输出的结构，减小了输出二极管的电压应力，同时分

6、析了变换器的工作原理，并给出了变换器直流增益、断续模式最大占空比设计、软开关条件、变压器磁集成结构及相关的拓扑参数。为满足宽电压输出范围的需求，本文提出了一个原副边移相控制的零电压零电流开关（ZVZCS）移相全桥变换器。该变换器采用“原边共用超前桥臂开关管，副边串联输出”的结构，减小了副边功率器件电压应力的同时确保开关管能够在全负载范围内实现ZVZCS。本文采用了原副边连续移相控制策略，进而能够对电流馈电移相全桥变换器及副边移相全桥变换器输出电压进行顺序控制，从而确保总输出电压在较宽输出电压范围内连续

7、可调以满足宽电压输出范围的需求。本文同时分析了变换器不同移相控制模式下的工作原理及软开关条件，并给出了直流增益及相关的拓扑参数。最后，针对电流馈电移相全桥拓扑的问题，本文提出了一种交错并联磁集成电流馈电移相全桥变换器。该变换器采用了交错并联技术减小了开关管电流-I-哈尔滨工业大学工学博士学位论文应力及滤波电容电流纹波，同时提出了一种连接于两相滞后桥臂中点的辅助软开关电路，从而解决了电流馈电移相全桥变换器滞后桥臂开关管无法实现零电压开通的问题。针对交流电感损耗较大的问题，文章提出了一种新型的磁集成结构将

8、原边串联交流电感集成于主功率变压器内，提高了变换器效率及功率密度。文章同时分析了变换器工作原理，对直流增益、交流电感断续工作模式、输入电流纹波及开关管软开关条件等变换器特性进行研究，给出了相应的拓扑参数设计步骤并进行了相应的实验验证及分析。关键词：软开关；高压输出；移相控制；交错并联；DC-DC变换器-II-AbstractAbstractInpracticalapplications,thetraditionalPSFB(phaseshiftfullb