應(yīng)用于多模塊系統(tǒng)的兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)溲芯?/H1>

發(fā)布時(shí)間：2020-07-12 22:57

【摘要】：在高壓取能電源,柔性直流輸電等應(yīng)用場合,輸入電壓較高并且輸入電壓變化范圍寬,常規(guī)的拓?fù)潆y于應(yīng)用于這種場合。常見的方案是輸入串聯(lián)輸出并聯(lián)(ISOP)結(jié)構(gòu)的反激變換器,但是反激變換器在較寬的輸入電壓變化范圍內(nèi)其效率不高并且開關(guān)管承受的電壓應(yīng)力也較大,需要較多的模塊串聯(lián)以降低每個(gè)模塊承受的電壓,并不適合于電壓寬范圍輸入的情況。對于電壓寬范圍輸入的場合,有文獻(xiàn)提出采用兩模式Buck-Boost的方案,但由于在多模塊系統(tǒng)中變換器輸入輸出需要有電氣隔離,所以無法在ISOP系統(tǒng)中采用。因此,需要對應(yīng)用于電壓寬范圍輸入的隔離型變換器進(jìn)行研究。本文提出一種兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)?并且對其工作原理和運(yùn)行方式進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。在電壓寬范圍輸入的應(yīng)用場合,兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)淇梢宰詣痈鶕?jù)輸入電壓的大小選擇相應(yīng)的工作模式,從而在整個(gè)輸入電壓范圍內(nèi)以最合適的模態(tài)運(yùn)行。除此之外,本文對兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)溥M(jìn)行建模與分析,經(jīng)過建模結(jié)果可知兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)湓谡麄�(gè)輸入電壓范圍內(nèi)都是二階模型,便于控制器設(shè)計(jì),相對于級聯(lián)系統(tǒng)的方案在控制效果方面有著天然的優(yōu)勢。本文在兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)渲型ㄟ^加入輔助開關(guān)網(wǎng)絡(luò),使變壓器原邊側(cè)開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通,變壓器副邊側(cè)二極管實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷,減小了變換器功率器件所承受的電壓電流應(yīng)力,提升了效率。隨后本文對兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)涔ぷ饔贗SOP結(jié)果的系統(tǒng)進(jìn)行建模與分析。在ISOP系統(tǒng)中由于要考慮到輸入均壓的問題,本文對引起輸入電壓不均衡的原因和實(shí)現(xiàn)輸入均壓的控制方案進(jìn)行對比分析,然后對極端負(fù)載情況下輸入均壓環(huán)不能實(shí)現(xiàn)輸入均壓問題進(jìn)行研究并提出加入輔助開關(guān)網(wǎng)路的解決方案。然后,本文對輸入電壓階躍的情況進(jìn)行分析,對基于輸入電壓大信號前饋模型和小信號前饋模型進(jìn)行仿真對比研究。本文通過使用數(shù)字控制芯片TMS320F28335進(jìn)行實(shí)驗(yàn),對數(shù)字控制器避免極限環(huán)震蕩選取AD模塊分辨率和PWM模塊分辨率進(jìn)行分析與設(shè)計(jì)。最后,本文通過對兩模式Buck-Push-Pull的小信號模型設(shè)計(jì)補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行設(shè)計(jì)并離散到z域,經(jīng)過仿真和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了本文提出的兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)浞桨傅目尚行浴７抡婧蛯?shí)驗(yàn)驗(yàn)證了兩模式Buck-Push-Pull拓?fù)湓谶x取合適的輔助開關(guān)網(wǎng)絡(luò)后能在變壓器原邊開關(guān)管實(shí)現(xiàn)零電壓開通,變壓器副邊側(cè)整流二極管實(shí)現(xiàn)零電流關(guān)斷,有效減少了功率器件的電壓電流應(yīng)力,并且在選取合適的控制器參數(shù)后電路能在升壓模式和降壓模式之間平滑切換,拓寬了變換器所能承受的輸入電壓范圍,使電路能應(yīng)用在電壓寬范圍輸入的高壓應(yīng)用場合。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TM46
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文側(cè)的預(yù)調(diào)整電路和位于輸出側(cè)的穩(wěn)壓電路。預(yù)調(diào)整電路主要是通電壓不同改變其工作狀態(tài)以縮小輸入電壓的變化范圍，而穩(wěn)壓電穩(wěn)定輸出電壓[1,2]。常見的有開關(guān)電容級聯(lián) Buck 電路和 Boost 級聯(lián)。文獻(xiàn)[1]提出開關(guān)電容級聯(lián) Buck 電路原理圖 1-1 所示，預(yù)調(diào)整過根據(jù)輸入電壓不同而改變開關(guān)電容的連接方式，使輸入電壓收小的區(qū)間之內(nèi)，第二級的 Buck 電路則負(fù)責(zé)精確的穩(wěn)定輸出電壓。獻(xiàn)[3-5]主要針對 Boost-LLC 電路進(jìn)行研究。其工作原理為當(dāng)輸時(shí)通過 Boost 電路提升電壓，減小 LLC 電路的輸入電壓范圍，從 電路頻率變化范圍，提高工作效率。其中文獻(xiàn)[5]采用將 Boost 電路組合的方式，其原理圖如圖 1-2 所示，Boost 電路和 LLC 電路共過互補(bǔ)驅(qū)動同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)管提升 LLC 電路的輸入電容少 LLC 電路輸入電壓的變化范圍。

個(gè)較小的區(qū)間之內(nèi)，第二級的 Buck 電路則負(fù)責(zé)精確的穩(wěn)定輸出電壓。文獻(xiàn)[3-5]主要針對 Boost-LLC 電路進(jìn)行研究。其工作原理為當(dāng)輸入電壓較低時(shí)通過 Boost 電路提升電壓，減小 LLC 電路的輸入電壓范圍，從而減少LLC 電路頻率變化范圍，提高工作效率。其中文獻(xiàn)[5]采用將 Boost 電路和 LLC電路組合的方式，其原理圖如圖 1-2 所示，Boost 電路和 LLC 電路共用開關(guān)管，通過互補(bǔ)驅(qū)動同一橋臂上下兩個(gè)開關(guān)管提升 LLC 電路的輸入電容電壓從而減少 LLC 電路輸入電壓的變化范圍。圖 1-1 輸入開關(guān)電容兩級變換器[1]

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士學(xué)位論文據(jù)輸入電壓的不同電路自動在半橋 LLC 和全橋 LLC 電路之間進(jìn)行從而改變電路增益的工作方案，由于全橋 LLC 的電壓增益為半橋的兩倍，因此在輸入電壓較高時(shí)工作在半橋 LLC 模式，輸入電壓較于全橋 LLC 模式，減少了 LLC 電路頻率變化范圍，提高了工作效理圖如圖 1-3 所示。文獻(xiàn)[7]提出兩模式 Buck-Boost 拓?fù)�，其原理圖如圖 1-5 所示。當(dāng)輸高時(shí)，開關(guān)管 Q2不導(dǎo)通，開關(guān)管 Q1以相應(yīng)的占空比工作；當(dāng)輸入時(shí)，開關(guān)管 Q1恒定導(dǎo)通，開關(guān)管 Q2以相應(yīng)的占空比工作。但是由和輸出端沒有電氣隔離，因此兩模式 Buck-Boost 拓?fù)洳⒉贿m合應(yīng)用系統(tǒng)。

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 姚川;阮新波;曹偉杰;陳沛琳;;雙管Buck-Boost變換器的輸入電壓前饋控制策略[J];中國電機(jī)工程學(xué)報(bào);2013年21期

2 劉青;張東來;;抑制輸入擾動的Buck變換器控制方法[J];電工技術(shù)學(xué)報(bào);2011年04期

本文編號：2752596

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