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高效高精小功率DC-DC电力变换器设计与实现
| 论文题名： | 高效高精小功率DC-DC电力变换器设计与实现 |
| 关键词： | DC-DC电力变换器;直流电转换;技术指标;蓄电池充电;拓扑结构 |
| 摘要： | 本论文设计了一种高效高精小功率DC-DC(直流-直流)电力变换器，它可以将一种形式的直流电转换为另一种形式的直流电，其主要功能是根据提出的技术指标，对给定的电压和电流进行变换，并给蓄电池充电。 本论文设计的高效高精小功率DC-DC电力变换器由三大部分组成，全桥LLC谐振变换器，交错Buck降压变换器和辅助电源。全桥LLC谐振变换器采用软开关控制，完成电压匹配和隔离的功能；交错Buck降压变换器负责降压和调节输出电压，可对电池充电；辅助电源提供高效高精小功率DC-DC电力变换器所需的各种控制电压，具备超宽的输入电DC-DC电力变换器压适应范围。本设计将LLC谐振变换器和交错Buck变换器同时应用在上，既起到了隔离的作用，又提升了变换器的效率。目前，此DC-DC电力变换器已研制成功，可以对蓄电池进行充电。 本文绪论中介绍了论文研究的背景及意义，蓄电池充电装置的发展以及软开关技术。在此基础上采用全桥式拓扑结构进行高效高精小功率DC-DC电力变换器的设计，从效率的观点来看，全桥式拓扑是首选的方法，因为它将初级线圈的损耗降到了最低，并且最大程度地利用了变压器。此外，全桥式电路中的开关电流只有半桥式电路的一半，这意味着减小了电路中损耗。 总体设计方案中分析了LLC谐振变换器及Buck降压变换器的基本原理及功能，并对功率主回路和其他辅助电路方案进行了设计。本设计的前级全桥LLC谐振部分采用全软开关进行控制，可同时实现主功率器件的ZVS和ZCS，在最大程度上减少了主功率器件的开通损耗和关断损耗，提高了DC-DC电力变换器的变换效率；后级交错Buck降压部分采用两路输入，可使输出电流的纹波大为减少。此外，对高效高精小功率DC-DC电力变换器的控制方式进行了选择和分析。 对全桥LLC谐振部分和交错Buck降压部分进行了设计，二者之间用高频变压器进行隔离。设计内容包括主回路参数计算、变压器设计、主功率器件选取及损耗计算、谐振元件选取及损耗计算、输出滤波电感选取及损耗计算以及效率计算。在此基础上，对全桥LLC谐振部分及交错Buck降压部分的控制电路及驱动电路进行了设计和分析。 搭建了一个蓄电池充电装置试验平台，进行了试验验证，并分析了试验波形和试验数据。试验结果表明，本设计的高效高精小功率DC-DC电力变换器具有高性能、高效率、宽输出电压范围等特点，可以满足预期的技术指标要求。 |
| 作者： | 屈阳 |
| 专业： | 控制理论与控制工程 |
| 导师： | 刘胜 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 哈尔滨工程大学 |
| 学位年度： | 2012 |
| 正文语种： | 中文 |
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