论文部分内容阅读
随着电力电子技术和计算机技术的迅猛发展,以DC/DC变换器为核心的开关电源和电力操作电源的应用越来越广泛,高效率、高功率密度是航空航天用电力变换器的重要要求,随着相关技术的发展,现已成为各类产业的共同要求。通过提高开关变换器的工作频率,可以大大的减小开关变换器的体积,提高功率密度。然而提高开关变换器的工作频率后,开关损耗增加,电磁噪声增大,开关器件的电压或电流应力增加。为了解决提高工作频率所带来的问题,软开关技术被提出。采用软开关技术的开关变换器可以实现开关管的零电压或零电流开关,显著提高效率,减小电磁干扰。DC/DC变换器按照输入与输出之间是否有电气隔离可以分为非隔离型DC/DC变换器和隔离型DC/DC变换器两类。本文在阅读大量文献的基础上,分别对两类DC/DC变换器软开关技术的发展和现状进行了综述。本文以Buck变换器作为非隔离型DC/DC变换器的代表电路进行研究,分析其实现开关过程无源无损的软开关原理,对该电路的各个工作模态进行了详细的阐述,并对变换器的各个参数进行了详细的分析设计,建立了包含最小应力无源无损缓冲单元的Buck变换器的仿真模型并进行了仿真研究。研究结果表明,包含最小应力无源无损缓冲单元的Buck变换器实现了功率开关管的零电流开通和零电压关断,有效的提高了变换器的转换效率;以零电压零电流移相全桥软开关变换器作为隔离型DC/DC变换器的代表电路进行研究,对其软开关实现原理、电路工作模态、相关参数设计进行了详细的分析,建立了零电压零电流移相全桥软开关变换器的仿真模型并进行仿真研究,确定了电压电流双闭环控制方式,在验证了超前桥臂的零电压开关和滞后桥臂的零电流开关的同时,通过突加突卸负载仿真实验验证了电路的动态性能。分别搭建了功率为1kW的MVMCS软开关Buck变换器和ZVZCS移相全桥软开关变换器的硬件平台进行实验验证。实验结果表明软开关的引入,能够实现DC/DC变换器开关管的零电压/零电流开关,改善开关管的工作环境,有效的降低了变换器的开关损耗,使变换器的工作效率得到提高。