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软开关电力电子变换器潜电路分析的算法与实现

周航  
【摘要】:随着软开关技术的发展,许多学者对已有的软开关电力电子变换器结构进行了改进以进一步提升其性能,使得软开关电力电子变换器的拓扑结构越来越多样化和复杂化。目前已发现由于负载的变化,或者开关频率的变化以及电路干扰等因素,在软开关电力电子变换器工作的过程中可能出现一些潜在的电流路径,产生非设计的工作特性,并直接影响变换器的正常运行功能。为此,有必要开展软开关电力电子变换器潜电路分析技术的研究,以便预先分析和发现变换器中存在的潜电路现象,切实保障电力电子系统运行的可靠性。 本文在分析软开关电力电子变换器的拓扑结构和工作原理的基础上,研究了潜电路现象产生的原因,提出了一种新的软开关电力电子变换器潜电路分析方法。该方法基于软开关变换器中开关的通断状态的组合规律,搜索电路中存在的全部工作模态。然后依次建立除正常工作模态外的所有电路模态邻接表,并基于所建立的邻接表搜索各个电路模态中存在的电流路径,再根据建立的各类软开关电力电子变换器线索表去除其中冗余的电路模态,最后分析得到潜电路模态。所提出的分析方法可以直接辨识电力电子变换器中多电流路径组成的潜电路模态,分析结果直接以电路模型的方式保存,弥补了先搜索出单回路潜电路路径,再通过人工方法将这些单回路电流路径组合为可能发生的潜电路工作模态的不足。论文详细介绍了软开关电力电子变换器潜电路分析软件的设计过程及搜索算法,并且在搜索潜电路模态的过程中运用多核计算的编程方法,提高了搜索速度。论文同时给出了潜电路分析软件的实现过程。所开发的潜电路分析软件自动化程度高,能够快速、直观、准确地搜索出软开关电力电子变换器中存在的潜电路模态。最后以Buck ZVT PWM变换器为例,分析了其中存在的潜电路模态,证明了所提出的潜电路搜索算法的正确性,以及潜电路分析软件的有效性。


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