具有雙邊無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)的ZVZCS三電平DC-DC變換器的研究.pdf

1、隨著電力電子技術(shù)和功率器件的發(fā)展，人們對(duì)容量大、體積小的高頻開(kāi)關(guān)電源需求越來(lái)越迫切。采用三電平結(jié)構(gòu)，可以有效降低開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力，為大容量的實(shí)現(xiàn)提供了條件；采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù)，可以顯著減小開(kāi)關(guān)損耗，為高頻率的實(shí)現(xiàn)提供了條件。而采用IGBT的軟開(kāi)關(guān)三電平變換器，則可以進(jìn)一步提高變換器的容量，同時(shí)具有頻率高、體積小等優(yōu)點(diǎn)。
　　針對(duì)IGBT關(guān)斷過(guò)程中存在的電流拖尾現(xiàn)象，以及基本三電平拓?fù)渥儔浩鞲边叴嬖诘碾妷哼^(guò)沖和電壓振蕩現(xiàn)象，本文提出了改

2、進(jìn)型的零電壓零電流三電平結(jié)構(gòu)——具有雙邊無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)的零電壓零電流(ZVZCS)三電平DC-DC變換器。該結(jié)構(gòu)在基本拓?fù)涞娜娖綐虮蹅?cè)和兩電平橋臂側(cè)分別加入了一個(gè)無(wú)源輔助網(wǎng)絡(luò)，三電平橋臂側(cè)的輔助變壓器在續(xù)流階段為主變壓器原邊電流回零提供了條件，兩電平橋臂的諧振電感和鉗位二極管有效地抑制了主變壓器副邊的電壓過(guò)沖現(xiàn)象，為整流二極管提供了保護(hù)。本文詳細(xì)分析了改進(jìn)拓?fù)涞墓ぷ髟怼⒐ぷ髂B(tài)，以及輔助網(wǎng)絡(luò)的工作特點(diǎn)，對(duì)電路參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并對(duì)電路進(jìn)

3、行了PSpice仿真，仿真結(jié)果初步驗(yàn)證了理論分析的正確性以及改進(jìn)拓?fù)涞目尚行浴?br>　　為了能夠進(jìn)一步為變換器閉環(huán)系統(tǒng)的參數(shù)選擇提供依據(jù)，并探索三電平DC-DC變換器系統(tǒng)中存在的混沌現(xiàn)象，基于凱萊-哈密爾頓定理建立了ZVZCS三電平變換器的精確離散模型，以電感的伏秒平衡原則為依據(jù)制定控制策略，并用Matlab對(duì)輸出電壓跟隨參數(shù)變化的動(dòng)態(tài)特性進(jìn)行仿真，進(jìn)而分析參數(shù)變化對(duì)變換器性能的影響。通過(guò)對(duì)工作在不連續(xù)模式下的BuckDC-DC變換器

4、的混沌分析，證明了本文混沌分析方法的正確性。
　　在理論分析和仿真研究的基礎(chǔ)上，為了驗(yàn)證改進(jìn)拓?fù)涞膶?shí)際工作性能，研制了一臺(tái)36V/8A，開(kāi)關(guān)頻率為50kHz的實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。設(shè)計(jì)并制作了主電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路，以及基于TMS320F2812DSP的控制電路。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明改進(jìn)拓?fù)淠軌驅(qū)崿F(xiàn)功率管的零電壓零電流開(kāi)關(guān)，減小了開(kāi)關(guān)損耗，并且消除了主變壓器副邊的電壓過(guò)沖現(xiàn)象，驗(yàn)證了理論分析的正確性。實(shí)驗(yàn)樣機(jī)各項(xiàng)性能指標(biāo)良好，整機(jī)效率較高，達(dá)到了