本文關(guān)鍵詞：數(shù)字移相全橋軟開關(guān)電源設(shè)計與研究

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【摘要】：隨著全球傳統(tǒng)燃油汽車擁有量的不斷增加,燃油汽車排放的尾氣所造成的環(huán)境污染越來越嚴重,人們對汽車尾氣排放的關(guān)注度越來越大;石油的儲存量不斷減小造成的石油價格上升,這些都促使了汽車行業(yè)從傳統(tǒng)汽車行業(yè)向新能源汽車行業(yè)轉(zhuǎn)型。車載DC/DC變換器作為新能源汽車的重要組成部分受到研究人員的關(guān)注。隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展和車載用電設(shè)備的不斷增加,為了避免車載電能的浪費,增加純電動汽車的的續(xù)航能力,效率高、體積相對較小、重量相對較輕、安全性能優(yōu)越的車載DC/DC變換器的需求量越來越大。為了提高車載二次電源的效率,本課題采用PS-FB-ZVS電源變換器作為車載電源的主電路拓撲結(jié)構(gòu),采用德州儀器公司的DSP TMS320F2812作為主控芯片,研制一臺全數(shù)字PS-FB-ZVS電源變換器作為車載電源。首先本文對PS-FB-ZVS電源變換器做了深入研究,對移相全橋的12工作過程做了詳細分析,從中得到了影響PS-FB-ZVS實現(xiàn)ZVS的幾個關(guān)鍵問題,并對這些關(guān)鍵問題做了深入的研究。PS-FB-ZVS電源變換器是一種具有優(yōu)良性能的DC/DC變換器,它的兩個超前橋臂比較容易實現(xiàn)零電壓開關(guān),滯后橋臂在一定條件下也能夠?qū)崿F(xiàn)零電壓開關(guān),所以其具有開關(guān)損耗較小,從而降低了散熱設(shè)計和EMC設(shè)計的難度,順應(yīng)了車載DC/DC小型化和安全性能得要求。其次完成了PS-FB-ZVS電源變換器主電路的設(shè)計,并通過Saber仿真軟件完成了對主電路的仿真研究。通過仿真波形驗證了設(shè)計的正確性。同時通過對主電路的建模分析,完成了對主電路的小信號模型的建立,之后通過對小信號模型得分析,完成負載電流做為內(nèi)環(huán)輸出電壓做為外環(huán)的雙閉環(huán)控制器的設(shè)計,并對控制器在MATLAB進行仿真,通過仿真結(jié)果證明了本課題設(shè)計的雙閉環(huán)PI控制器具有良好的動態(tài)性能和穩(wěn)態(tài)性能。然后,完成對PS-FB-ZVS電源變換器的控制系統(tǒng)的設(shè)計,控制系統(tǒng)設(shè)計主要包括控制系統(tǒng)硬件設(shè)計和控制系統(tǒng)軟件設(shè)計。控制系統(tǒng)硬件設(shè)計主要包括TMS320F2812外圍電路設(shè)計、信號采集電路設(shè)計、驅(qū)動電路設(shè)計和保護電路設(shè)計。軟件設(shè)計主要包括軟啟動程序設(shè)計、移相PWM程序設(shè)計、增量式PID程序設(shè)計和各種保護程序設(shè)計。最后,完成對移相全橋變換器的現(xiàn)場調(diào)試工作,并不斷的分析波形完成設(shè)計結(jié)果,設(shè)計完成了電壓輸出為14V、輸出電流為150A、輸出最大功率為2.5KW的試驗樣機,并完成對試驗樣機的調(diào)試工作,完成了對試驗樣機的研制工作。
【關(guān)鍵詞】：移相全橋 ZVS 小信號模型 移相PWM
【學(xué)位授予單位】：北京工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TM46
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 課題研究背景及意義10-14
• 1.1.1 電動汽車的發(fā)展前景10-11
• 1.1.2 電動汽車的用電系統(tǒng)架構(gòu)11-13
• 1.1.3 車載DC/DC變換器研究背景13-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 DC/DC軟開關(guān)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀14-15
• 1.2.2 數(shù)字電源發(fā)展現(xiàn)狀15-16
• 1.3 本課題主要研究內(nèi)容16-18
• 第2章 移相全橋軟開關(guān)DC/DC變換器原理分析18-35
• 2.1 DC/DC變換器控制理論18-22
• 2.1.1 DC/DC變換器控制方式18-19
• 2.1.2 DC/DC變換器控制模式19-22
• 2.2 隔離式DC/DC變換器主電路拓撲分析22-28
• 2.2.1 反激DC/DC變換器24
• 2.2.2 正激DC/DC變換器24-25
• 2.2.3 推挽DC/DC變換器25
• 2.2.4 對稱半橋DC/DC變換器25-26
• 2.2.5 不對稱半橋LLC諧振變換器26-27
• 2.2.6 全橋DC/DC變換器拓撲結(jié)構(gòu)27-28
• 2.3 移相全橋ZVS工作過程分析28-33
• 2.4 滯后橋臂電流增強原理33-34
• 2.5 本章小結(jié)34-35
• 第3章 移相全橋DC/DC變換器主電路參數(shù)設(shè)計35-52
• 3.1 高頻變壓器設(shè)計36-40
• 3.1.1 功率變壓器磁芯的選擇36-37
• 3.1.2 高頻變壓器匝比計算37-38
• 3.1.3 確定變壓變壓器原副邊繞組的匝數(shù)和線徑38-39
• 3.1.4 磁芯窗.面積核算39
• 3.1.5 繞組繞制方法39-40
• 3.2 高頻逆變橋設(shè)計40
• 3.3 輸出整流濾波電路設(shè)計40-43
• 3.3.1 輸出整流電路設(shè)計41
• 3.3.2 輸出濾波電路設(shè)計41-43
• 3.4 諧振網(wǎng)絡(luò)和滯后橋臂電流源增強網(wǎng)絡(luò)43-45
• 3.4.1 諧振網(wǎng)絡(luò)設(shè)計43
• 3.4.2 滯后橋臂電流增強網(wǎng)絡(luò)設(shè)計43-45
• 3.5 基于Saber的主電路的仿真分析45-50
• 3.5.1 Saber仿真軟件簡介45-46
• 3.5.2 Saber主電路仿真46-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第4章 移相全橋DC/DC變換器建模與仿真52-66
• 4.1 等效受控源建立移相全橋ZVS數(shù)學(xué)模型52-62
• 4.1.1 BUCK電路數(shù)學(xué)模型52-57
• 4.1.2 移相全橋DC/DC變換器的小信號模型57-62
• 4.2 設(shè)計移相全橋ZVS DC/DC變換器的雙閉環(huán)控制器62-65
• 4.3 本章小結(jié)65-66
• 第5章 控制系統(tǒng)設(shè)計66-88
• 5.1 全數(shù)字移相全橋ZVS PWM DC/DC變換器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖66-67
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計67-78
• 5.2.1 德州儀器TMS320F2812控制器67-69
• 5.2.2 輔助電源設(shè)計69-71
• 5.2.3 TMS320F2812電源電路設(shè)計71-72
• 5.2.4 TMS320F2812仿真接.電路設(shè)計72-73
• 5.2.5 TMS320F2812復(fù)位電路設(shè)計73
• 5.2.6 通信電路設(shè)計73-74
• 5.2.7 保護電路設(shè)計74-75
• 5.2.8 驅(qū)動電路設(shè)計75-76
• 5.2.9 信號采集與調(diào)理電路設(shè)計76-78
• 5.3 控制系統(tǒng)PCB設(shè)計78-79
• 5.4 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計79-86
• 5.4.1 LabVIEW上位機軟件設(shè)計79-80
• 5.4.2 DC/DC變換器控制軟件設(shè)計80-85
• 5.4.3 增量式PI調(diào)節(jié)程序設(shè)計85-86
• 5.5 本章小結(jié)86-88
• 第6章 實驗結(jié)果及分析88-96
• 6.1 實驗用儀器88-89
• 6.2 實驗結(jié)果89-95
• 6.2.1 移相全橋ZVS DC/DC變換器驅(qū)動波形89-91
• 6.2.2 不同輸入電壓下變壓器原邊和副邊電壓波形91-93
• 6.2.3 電壓和電流波形93
• 6.2.4 保護系統(tǒng)測試93-94
• 6.2.5 效率測試94-95
• 6.3 本章小結(jié)95-96
• 結(jié)論96-98
• 參考 文獻98-102
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文102-104
• 致謝104

【參考文獻】

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 惠子南;小功率數(shù)字電源的研究[D];北京交通大學(xué);2014年

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本文編號：808238