毕业论文_移相全桥软开关变换器的设计

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1、移相全桥软件开关变换器的设计电气工程及其自动化李跃089064117指导教师：胡雪峰副教授摘要软开关技术和数字控制是电力电子领域的重要课题。本文就是对两者进行有机结合所做的简单尝试。软开关的形式诸多，其中移相全桥零电压软开关变换器（Phase-ShiftFull-BridgeZero-VoltageSwitchingConverter，简称PSFB-ZVS变换器）由于结构简单，控制方便在中大功率电源中获得了广泛的应用。本文针对经典的PSFB-ZVS变换器拓扑进行了细致的分析，推导出电路工作的相关状态方程。并用MATLAB软件对主电路进行了仿真，仿真结

2、果证明了理论分析的正确性。在此基础上，根据既有实验条件，设计了一台小功率的样机，对主电路和测控电路的参数进行了计算和选取，并以ARMSTM32F407VG控制器为核心，结合数字PID控制理论实现了对变换器的电压电流双闭环控制。利用ARM强大的事务管理机制，设计了友好的的人机界面，提高了装置的易操作性和灵活性。关键字：移相全桥，软开关，ARM，数字控制ABSTRACTSoft-switchingtechniquealongwithdigitalcontrolschemeplaysveryimportantroleinthesubjectofpowere

3、lectronics.Thispapergivesasimpletrytocombinethetwotechniques.Amongsomanyconstructionsofsoftswitch,Phase-ShiftFullBridgeZVSconverterhasbeenwidelyusedformedium-highpowerDCpowersupplyduetoit'sgoodperformancewithsimpletopologyandsimplecontrol.BasedondetailedanalysisoftheclassicalPS

4、FB-ZVSconverter,parametercalculationequationsarederivedinthispaper.ThemaincircuitissimulatedbyMATLABtoprovethevalidityofthetheoreticalanalysis.Restrictedbytheresourcesinthelaboratory,alowpowerprototypeismadetoobserveoperatingmodeofthecircuit.Bothparameterandstructureofthemainci

5、rcuitandauxiliarycircuitaredesigned.BasedonthelastedARMSTM32F407VGmcu,combinedwithdigitalPIDcontrolscheme,theconverterisoperatedunderthecontrolofvoltage-currentdualloop.Thankstothepowerfultask-managingabilityofARM,afriendlyHMIisbuiltwhichmakestheapparatuseasytomanipulateandmuch

6、moreflexible.Keywords:Phase-ShiftFullBridge,Soft-Switching,ARM,DigitalControl第一章绪论1.1课题背景电源是一切电气设备的心脏，其重要性不言而喻。由于效率高，体积小等得天独厚的优点，开关电源在绝大部分场合已取代线性电源而成绝对的主流。但随着低碳节能的观念深入人心和电力电子技术的飞速发展，传统开关电源的地位受到了严重的挑战。为了缩小设备体积，必须提高工作频率，而开关损耗也将随之水涨船高，效率会严重下降，鱼和熊掌不可兼得。软开关技术正是在这种背景下应运而生。开关变换器的发展趋势是

7、高频、高功率密度、小型轻量化。但大多数传统变换器中的开关器件是在电压很高或电流很大的条件下开通或关断，其开关时的电压和电流波形如图1.1所示，具有这种开关特性的开关称为硬开关。开关管工作在硬开关状态时，由于开关管不是理想器件，在开通时开关管的电压不是立即下降为零，而是有一个下降时间，同时它的电流也不是立即上升到负载电流，而是有一个上升时间。在开通的这段时间内，电压和电流有一个交叠区，产生损耗，称之为开通损耗。当开关管关断时，开关管的电压不是立即从零上升至电源电压，同时电流也不是立即下降到零，也有一个下降时间。在关断的这段时间内，电压和电流也有一个交叠

8、区，产生损耗，称之为关断损耗。因此在开关管工作时，不仅有通态损耗还会产生开通损耗和关断损耗，统称为开关损耗。