本文選題：同步整流 + 移相全橋�。� 參考：《北京交通大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：近些年,大功率開(kāi)關(guān)電源在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛,如有色冶煉、電解電鍍、高頻加熱等。這些行業(yè)都是用電大戶,即使電源效率只提升1%,也能帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益。傳統(tǒng)大功率開(kāi)關(guān)電源采用二極管整流,在大電流輸出條件下,其導(dǎo)通壓降會(huì)帶來(lái)巨大損耗,嚴(yán)重制約了電源功率等級(jí)和效率的提升。同步整流采用通態(tài)電阻極低的MOSFET替代二極管整流,可減小整流損耗,提升電源效率,是一種極具工程應(yīng)用價(jià)值的技術(shù)。目前,同步整流研究的熱點(diǎn)大多在小功率場(chǎng)合,大功率場(chǎng)合研究應(yīng)用還不夠成熟�；诖�,本文就同步整流技術(shù)在大功率開(kāi)關(guān)電源中的應(yīng)用做出了研究。首先,本文從兩個(gè)方面研究了移相全橋同步整流電路的基本原理:一是研究了移相全橋同步整流電路的運(yùn)行模態(tài),分析了該拓?fù)涞奶攸c(diǎn)和常見(jiàn)問(wèn)題;二是用三端PWM開(kāi)關(guān)模型法研究了其數(shù)學(xué)模型,給出了小信號(hào)等效電路,并在此基礎(chǔ)上得出相關(guān)傳遞函數(shù),最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了閉環(huán)設(shè)計(jì)。接著,本文就同步整流側(cè)的應(yīng)用問(wèn)題進(jìn)行了研究。一是同步整流側(cè)損耗優(yōu)化問(wèn)題,從MOSFET損耗模型、小功率場(chǎng)合損耗優(yōu)化分析、大功率場(chǎng)合下?lián)p耗優(yōu)化分析三個(gè)方面進(jìn)行了研究;二是同步整流側(cè)并聯(lián)均流的研究,通過(guò)仿真研究了影響MOSFET并聯(lián)均流性的因素以及變壓器原副邊結(jié)構(gòu)對(duì)電源均流性的影響,提出了一些提高均流性的建議。然后,本文就大功率移相全橋同步整流電源系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)做出了詳細(xì)的分析,包括功率主電路的設(shè)計(jì)和數(shù)字控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后,本文基于前面的分析研制了一臺(tái)2800A/15V的大功率移相全橋同步整流開(kāi)關(guān)電源,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該電源的穩(wěn)定性與高效率。
[Abstract]:In recent years, high power switching power supply has been widely used in industrial production, such as non-ferrous smelting, electroplating, high-frequency heating and so on. These industries are large users of electricity, even if the power efficiency only increase by 1, it can bring huge economic benefits. The traditional high power switching power supply uses diode rectifier. Under the condition of high current output, its on-voltage drop will bring huge losses, which seriously restricts the power level and efficiency of the power supply. Synchronous rectifier adopts MOSFET with very low on-state resistance instead of diode rectifier, which can reduce the rectifying loss and improve the power supply efficiency. It is a very valuable technology for engineering application. At present, the research focus of synchronous rectifier is mostly in small power field, and the application of high power field is not mature enough. Based on this, this paper studies the application of synchronous rectifier technology in high power switching power supply. Firstly, this paper studies the basic principle of phase-shifted full-bridge synchronous rectifier circuit from two aspects: first, the operating mode of phase-shifted full-bridge synchronous rectifier circuit is studied, and the characteristics and common problems of the topology are analyzed. Second, the mathematical model is studied by using the three-terminal PWM switch model method, and the small signal equivalent circuit is given. On the basis of this, the correlation transfer function is obtained. Finally, the closed-loop design of the system is carried out. Then, the application of synchronous rectifier side is studied in this paper. The first is the optimization problem of synchronous rectifier side loss, which is studied from three aspects: MOSFET loss model, low power situation loss optimization analysis, high power situation loss optimization analysis, and synchronous rectifier side parallel current sharing research. The factors affecting the parallel current sharing of MOSFET and the influence of transformer side structure on the current sharing of power supply are studied by simulation, and some suggestions to improve the current sharing performance are put forward. Then, this paper makes a detailed analysis on the development of the high-power phase-shifting full-bridge synchronous rectifier power supply system, including the design of the main power circuit and the design of the digital control system. Finally, based on the previous analysis, a 2800A/15V high power phase-shifted full-bridge synchronous rectifier switching power supply is developed, and the stability and high efficiency of the power supply are verified by experiments.
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TM46

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1820101