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基于车载48V电源DC/DC变换器的软开关技术研究
| 论文题名： | 基于车载48V电源DC/DC变换器的软开关技术研究 |
| 关键词： | DC/DC变换器;车载电源;耦合电感;缓冲电路;软开关 |
| 摘要： | 传统车载12V电源存在排放标准和功率性能方面的不足，大部分车企提出车载48V电源解决方案。目前，车载48V电源常用的是移相全桥DC/DC变换器，但该拓扑结构有占空比丢失、整流二极管寄生振荡和变压器磁平衡等问题。为了解决其缺点，本文将全桥电路和软开关辅助网络相结合，提出一种新型全桥软开关DC/DC变换器，并应用在车载48V电源中。具体研究内容如下： (1)提出新型全桥软开关DC/DC变换器拓扑。为降低车载48V电源的体积、重量，简化主电路控制策略的复杂度，以提供更优秀的供电性能，本文提出了一种新型全桥软开关DC/DC变换器拓扑方案，详细分析了该方案的具体工作原理及其软开关特性。采用分数阶PIλDμ控制器，以获得更优的动态性能。本文通过PSIM仿真平台对所提出的变换器进行了仿真实验，验证所提出方案的正确性和可行性。所提拓扑不仅克服了移相全桥的诸多缺点，还简化了控制策略，实现所有开关器件的软开关，提高了变换器的工作效率。 (2)详细相关参数计算。本文根据设计指标设计了新型全桥软开关DC/DC变换器的参数要求。对变换器主电路中的元器件进行参数计算和选型设计，其设计主要包括全桥电路中的高频变压器，以及软开关辅助网络中的谐振电容、箝位电容和耦合电感。详细的参数计算和选型为实验样机提供理论设计指导。 (3)设计并研制实验样机。在设计参数指导下，本文设计并研制了新型全桥软开关DC/DC变换器的实验样机，对实验样机的硬件电路设计和程序编程控制做出了详细说明。文章分析实验样机结果的相关波形以及与经典移相全桥DC/DC变换器的效率对比，验证本拓扑具有无占空比丢失、大大减小了变压器磁平衡问题、实现所有开关器件的软开关和简化控制策略难度等优势。 综上所述，本文从移相全桥DC/DC变换器的局限性出发，提出一种新型全桥软开关DC/DC变换器。实验与仿真结果表明，该拓扑结构不仅克服了移相全桥占空比丢失、变压器磁平衡和整流二极管寄生振荡等问题，还简化了控制策略的实现难度，将变换器中包含的开关器件都实现了软开关，从而提高变换器的工作效率，获得了更优秀的供电性能。 |
| 作者： | 朱和潇 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 易灵芝;胡炎申 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湘潭大学 |
| 学位年度： | 2020 |
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