原文传递
适用于宽输入场合的IBB-PSFB级联变换器的研究
| 论文题名： | 适用于宽输入场合的IBB-PSFB级联变换器的研究 |
| 关键词： | 船舶电气设备;级联变换器;增益特性;脉冲宽度调制;双移相控制 |
| 摘要： | 随着电力电子技术的发展，人们对于船舶电力分配系统中的高压转换器的兴趣与日俱增。其中，辅助电源(Auxiliary Power System，APS)是能量变换装置的中重要的一环，舰艇设备中的电力电子变流器如有源滤波器、不间断电源、雷达等设备的供电都需要辅助电源将直流母线电压转变为24V输出。目前，日益紧张的国际局势对舰载电源设备的研发提出了更高的要求，宽输入范围、高变压比的DC/DC变换器的研究在舰载电源领域具有重要意义。实际工程中，宽范围、高变压比的解决方案往往采用多级变换器级联的方式，但传统的级联变换器会带来额外的损耗、更多的EMI（Electromagnetic-Interference，EMI）、庞大的体积。鉴于此背景，本文研究了一种集成Buck-Boost+PSFB(Integrated Buck-BoostPhase-Shifting Full-Bridge,IBB-PSFB)级联变换器。 本文首先详细阐述了四开关Buck-Boost（Four-Switch Buck-Boost，FSBB）变换器和移相全桥变换器变换器的工作原理、增益特性和控制方案，在此基础上，讨论了FSBB与PSFB级联变换器的增益特性。然后，通过将FSBB中的Boost单元开关管与PSFB的开关管复用得到集成Buck-Boost+PSFB级联变换器，针对开关管复用后的级联变换器的直流增益特性进行了计算分析。开关管复用后级联变换器保持了原有的高增益特性，并且开关管数量更少。随后，分析了级联变换器在PWM（Pulse Width Modulation，PWM）加单移相控制下的工作情况。受自由度限制，对FSBB变换器电感电流有效值的优化较为困难，为了更好优化电感电流，提高变换器整体效率，在PWM加单移相控制方式的基础上进行了优化，讨论了适用于该变换器的PWM加双移相控制。本文对两种控制模式下的变换器存在的工作状态进行了分析，给出了各个状态下的重要波形。着重讨论了PWM加双移相控制下的工作模态并对PWM加双移相模式下的工作模式每个桥臂的ZVS（Zero-Voltage-Switching，ZVS）条件进行了分析。 最后搭建了175~320V输入，24V输出，额定功率1kW的实验样机，对IBB-PSFB变换器的硬件设计和控制策略进行了实验验证。 |
| 作者： | 张凌云 |
| 专业： | 电气工程 |
| 导师： | 邹旭东 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 华中科技大学 |
| 学位年度： | 2021 |
检索历史
应用推荐
