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《上海电力大学》 2019年
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高效高功率密度变流器的研究

刘昌咏  
【摘要】:随着电子信息产业的发展,对电力电子变流器的高效高功率密度提出越来越高的要求。首先,传统双管正激变换器受变压器变比和开关最小占空比限制,无法适用高降压比场合。针对此问题,论文在其基础上提出一种非隔离新型高降压比DC-DC变换器。该变换器去掉变压器,用一个起能量反馈作用的电感替换整流二极管,在适当占空比和不使用变压器的情况下,能够实现高降压比。论文分析了该变换器的降压原理,梳理了变换器在滤波电感电流连续模式下的四种工作状态,推导了变换器输出增益的计算公式,给出了电流连续模式的限制条件,并与其他变换器进行了性能对比分析。最后,搭建一台实验样机,实现了高达50多倍的降压比,证明了理论分析的正确性。其次,论文提出一种新型单出头变压器多输出高降压比DC-DC变换器拓扑。该拓扑在变压器二次侧和负载之间串联两个电感并结合续流二极管,实现高降压比。同时结合理论分析表明该变换器输出电压受两串联电感比值影响,推导了输出电压与串联电感比值之间的关系。通过调整两串联电感比值,可以使与变压器二次侧并联的两路拓扑输出不同的电压,实现多电压输出。最后通过仿真和实验验证了所提拓扑结构的有效性。再次,基于Si C器件与LCC谐振变换器拓扑设计了一台高增益宽输出航空电源,总结了Si C器件的优势与发展趋势,分析了LCC拓扑的电路结构、工作原理与数学模型,陈述了变换器样机的设计方法,以及高频变压器的设计步骤。最后,基于Ga N器件设计一了款高效高功率密的正弦波逆变器。详细介绍了各部分电路的设计,数字控制的控制方法,以及PCB的布局安排。实现了一台3.1W/cm3的高功率密度、98%的满载效率、300KHz开关频率、600W输出的正弦波逆变器。论文通过新型拓扑、新器件的应用与变换器电路结构的合理设计三个角度分析了提高效率与功率密度的主要方法。
【学位授予单位】:上海电力大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TM46

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