基于平均电流自动均流法与无源无损软开关技术的Boost变换器的研究

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1、摘要摘要为了节约能源及环保，氢氧燃料电池汽车的研究成了当今汽车领域的一个热点。但氢氧燃料电池的输出特性偏软，必须和输出特性较硬的DC／DC变换器一起组成一个统一的电源为整车供电。为了提高氢氧燃料电池汽车用DC／DC变换器的可靠性、效率、功率密度和易于扩容性，本文重点研究用于Boost变换器的并联均流技术与无源无损软开关技术。现有的并联均流技术种类繁多，其中自动均流法因其稳态均流精度高、易于实现冗余的优点而得到广泛的应用。但传统的平均电流自动均流法的动态过程均流效果却不理想，大负载扰动时，各模块输出电流会出现大幅振荡现象。为此，本文将基

2、于平均电流模式控制技术，改进传统的平均电流自动均流法，提高均流的稳态精度和动态响应。同时本文提出一种新型的无源无损软开关技术，以降低开关损耗和EMI，使开关电源的高频化得以实现，从而提高电源系统的效率和动态响应。本文的研究内容主要包括以下三个部分：第一部分是分析现有的各种并联均流技术的工作原理，以及它们的优缺点和适用场合。指出传统的平均电流自动均流法存在大负载扰动时各模块输出电流差异大的缺点，通过对传统的平均电流自动均流法的均流控制环路结构的改进，来达到提高稳态均流精度和动态响应的目的。对当前各种软开关技术进行分类和分析，提出一种适用

3、于低压大电流大功率DC／DC变换器的无源无损软开关拓扑，并对其工作原理进行详细的分析。第二部分是对基于新型平均电流自动均流法的Boost变换器的主电路和闭环控制电路进行建模，推导出其小信号传递函数，并阐述控制电路的优化设计方法，据此进行三环控制回路补偿网络的设计。给出软舞关损耗的数学表达式，及无源无损软开关电路的参数优化设计方法，据此确定无源无损软开关电路的参数。第三部分是制作两台基于新型平均电流自动均流法和无源无损软开关技术的Boost变换器，进行两模块并联系统的试验，验证了所设计的控制电路具有良好的均流性能和动态响应等特性。并对单

4、模块进行试验，验证了所设计的无源无损软开关电路满足软开关条件，并具有很高的效率。关键词：并联均流技术；新型平均电流自动均流法；无源无损软开关技术华南理工大学硕士学位论文AbstractForsavingenergyandenvironmentalconservation，theresearchofoxyhydrogenfuelcellelectricvehicle(OHFCEV)becomesahotspotinthevehiclefield．Buttheoutputcharacteristicofoxyhydrogenfuelcel

5、t(OHFC)isweaker,itmusteombindwiththeDC／DCconverterwhichoutputcharacteristicisbettertobecomeapowersystemforthewholeelectricvehicle．Forimprovingreliability,efficiency,powerdensityandforeasytoexpandpoweroftheDC／DCconverterinOHFCEV'thisthesiswillstudycurrentsharingtechnolog

6、yandlosslesspassivesoftswitchingtechnologyinBoostconvorter．Ofexistingcurrentsharingtechnologies，theautomaticcurrentsharingmethodisusedpopularlyforitsadvantagessuchasbetterstaticcurrentsharingprecisionandeasytorealizeredundancy．Butfortheconventionalautomaticcurrentsharin

7、gmethod，itsdynamiccurrentsharingperformanceisunderexpectation；theoutputcurrentofeachparalleledmoduleoscillatesdrasticallyasloadchanges．Sointhisthesis，theconventionalautomaticcurrentsharingmethodwillbeimprovedbasedonaverage-current—modecontroltechnology,togetbetterstatic

8、currentsharingprecisionanddynamicresponse．Atthesametime，thisthesiswillgiveanovellosslesspassivesoftswitchingte