開關功率變換器的非線性研究與應用.pdf

1、為提高功率密度、減小體積與成本,開關功率變換器正朝著高頻、大電流方向發(fā)展,采用常規(guī)的硬開關技術以及逐漸流行的軟開關技術,其寄生的非線性開關瞬態(tài)特性尤為重要,一些以往不需要著重考慮的寄生效應會對變換器的性能產(chǎn)生很大影響。為分析和優(yōu)化系統(tǒng)中的這些非線性問題,需要對電路及關鍵器件進行包括寄生參數(shù)的非線性建模。目前國際上針對開關功率變換器的系統(tǒng)建模方法主要基于傳遞函數(shù),注重電路的環(huán)路穩(wěn)定性分析,無法觀察系統(tǒng)在高頻開關下的瞬態(tài)特性。因此,本文對包

2、含關鍵寄生參數(shù)的開關功率變換器非線性建模、分析及優(yōu)化方法進行研究,對高頻開關下的瞬態(tài)特性研究具有重要意義。
　　 本文提出了一種針對開關功率變換器瞬態(tài)特性分析的非線性建模方法,從功率MOS管等關鍵器件建模入手,研究了其Cdv/dt等瞬態(tài)特性,據(jù)此建立了單管單端反激、多管橋式以及零電壓軟開關Zeta三種具有代表性的功率變換器非線性模型,基于所建模型研究了系統(tǒng)瞬態(tài)寄生效應,并提出優(yōu)化設計方案。通過搭建實測電路與樣機,驗證了所建模型的

3、穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)特性,理論計算與實測結(jié)果具有較高的吻合精度,同時也驗證了所提出優(yōu)化設計方法的有效性。論文創(chuàng)新工作總結(jié)如下:
　　 (1)研究并建立了功率MOS管包含寄生參數(shù)的非線性數(shù)學模型,揭示了Cdv/dt效應的產(chǎn)生機理,并提出了減小其所帶來柵極耦合電壓與振蕩的方法,提高了器件在應用中的效率及可靠性。
　　 (2)研究并建立了對稱半橋變換器包含寄生參數(shù)的非線性數(shù)學模犁,據(jù)此深入分析了瞬態(tài)寄生效應所帶來的附加開關損耗,并提出參