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半桥变换器组合技术研究

赵世华  
【摘要】: 随着电力电子技术的发展,大功率电源的需求不断提高,应用不断广泛。采用单个变换器电源供电,则在设计中要面对输入输出电流脉动大,功率器件的电压应力高,损耗大,变换器电磁干扰及价格昂贵等问题。多个电源模块通过不同的组合,以适用各种功率等级电源的要求是功率变换器的发展趋势,近年来,已成为电力电子研究的热点问题。 本文以半桥变换器为基本单元,首先研究了输入端并联输出端并联半桥变换器,该拓扑结构中各模块共用一对电容桥臂,这样减少了主电路中电容的数量,使得结构简化,适用于低压大电流的应用场合,详细分析了这种结构的特性,针对该变换器的特点,提出了相应的均流控制策略,仿真实验验证了该拓扑结构及其均流控制方法的正确性,各模块电流得到了较好的均衡,以及具有良好的输出特性;其次,研究了输入端串联输出端并联半桥变换器,利用单个半桥变换器本身的电容作为输入均压电容,该拓扑结构适用于高输入电压大输出电流场合,针对该变换器的特点,提出了相应的均压均流控制策略,仿真实验验证了该半桥组合式拓扑结构及其均压均流控制方法的正确性,使得输入电压、输出电流得到了较好的均衡,以及具有良好的输出特性;最后研究了输入端并联输出端串联半桥变换器,该拓扑结构适用于高输出电压、大功率的应用场合,对该拓扑进行了建模分析,提出了相应的控制策略,仿真实验验证了该拓扑结构及其均压均流控制方法的正确性,使得输入电流、输出电压得到了较好的均衡,以及具有良好的输出特性。另外,本文对这三种拓扑结构进行了建模分析,分析各种拓扑结构的不均压不均流因素,总结了各种拓扑结构的特点和规律。 本文对输入端并联输出端并联半桥变换器进行了实验研究,详细阐述了主电路、控制电路及驱动电路的设计过程。实验调试中,分步骤对控制电路、驱动电路和主电路进行了实验调试,得到了反映系统工作情况的典型波形,通过分析测试波形,验证了理论分析的正确性。


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