【正文】 消耗小， 不需要采用大散熱器。這些優(yōu)點(diǎn)體現(xiàn)于以下幾個(gè) 方面 ： ①效率高。第二章對(duì)交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器進(jìn)行了工作原理分析并討論了變壓器工作過(guò)程。 參 考 資 料 1． 雙管正激 變換器 的技術(shù)資料 2． 正 激變換器設(shè)計(jì)相關(guān)文獻(xiàn) 周 次 1— 4周 5— 8周 9— 12周 13— 15周 16— 17周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 查閱資料，閱讀文獻(xiàn) 確定方案，設(shè)計(jì)電路 進(jìn)行仿真，驗(yàn)證可行性 撰寫論文 準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師： 職稱： 2021年 12月 12日 系級(jí)教學(xué)單位審批： 年 月 日 摘要 I 摘要 本文主要研究了交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器主電路拓?fù)涞墓ぷ髟砗凸ぷ鬟^(guò)程。 4 給出全部設(shè)計(jì)參 數(shù)和圖紙。 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器研究 燕 山 大 學(xué) 2021 年 6 月 本科畢業(yè) 設(shè)計(jì)（ 論文 ） 交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器研 究 學(xué)院（系）： 專 業(yè)： 學(xué)生 姓名： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo) 教師： 答辯 日期： 燕山大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 學(xué)院：電氣工程學(xué)院 系級(jí)教學(xué)單位：電氣工程及自動(dòng)化系 學(xué) 號(hào) 學(xué)生 姓名 專 業(yè) 班 級(jí) 題 目 題目名稱 交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器研究 題目性質(zhì) ： 工程設(shè)計(jì) （ √ ）；工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究型 （ ）； 理論研究型 （ ）；計(jì)算機(jī)軟件型 （ ）；綜合型 （ ） （ ）； （ ）； （ ） 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來(lái)源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 1 查詢 雙管正激變換器的技術(shù)資料， 消化理解工作原理。 基 本 要 求 1． 按電氣工程學(xué)院本科生學(xué)位論文撰寫規(guī)范的要求完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份（不少于 ）， A0圖紙。工作原理部分分析了兩路雙管正激變換器的交替工作過(guò)程和變壓器實(shí)現(xiàn)鐵芯磁復(fù)位，能量回饋電源的工作原理。第三章完成了交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激變換器的參數(shù)計(jì)算，第四章建立了 BUCK 電路的小信號(hào)模型，并對(duì)進(jìn)行了分析，設(shè)計(jì)了補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，搭建了閉環(huán)電路拓?fù)?。開關(guān)穩(wěn)壓電源調(diào)整開關(guān)管工作在開關(guān)狀態(tài)。而且 功耗小使得機(jī)內(nèi)溫升低，周圍元件不會(huì)因長(zhǎng)期工作在高溫環(huán)境下而損壞， 有利于提高整機(jī)的可靠性和穩(wěn)定性。因此開關(guān)穩(wěn)壓電源適用于電網(wǎng)電壓波動(dòng)很大的地區(qū)。開關(guān)穩(wěn)壓電路一般都具有自動(dòng)保護(hù)電路。而且隨著電力電子新技術(shù)產(chǎn)品的“四化”發(fā)展方向：應(yīng)用技術(shù)的高頻化，硬件結(jié)構(gòu)的模塊化，軟件控制的數(shù)字化，產(chǎn)品性能的綠色化，新一代開關(guān)電源產(chǎn)品的技術(shù)含量將在原有基礎(chǔ)上進(jìn)一步提高，更加成熟、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、可靠，從而更好的服務(wù)于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)相關(guān)行業(yè)，提供高品質(zhì)的電能 。從輸出端看，反激變換器 是電流源，功率管每開通一次，就要往輸出端傳送能量， 因此輸出端不能開路。變壓器鐵芯不存在直流偏磁現(xiàn)象，功率管承受電源電壓，流過(guò)兩倍的輸入電流， 適合高壓中功率場(chǎng)合。 【 3】 6）雙管正激變換器 D 1D 2L fC fTS 2S 1RU iD 3D 4圖 16 雙管正激變換器 第 1章 緒論 5 如圖 16 所示， S1 和 S2 同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)關(guān)斷， 當(dāng) S1 和 S2 導(dǎo)通時(shí)，輸入直流母線電壓加在變壓器原邊繞組上，向副邊傳輸能量， 當(dāng) S1 和 S2 關(guān)斷后， Dlamp。雙管正 激變換 器技術(shù)成熟， 在中等功率場(chǎng)合得到了廣泛的應(yīng)用。 兩路正激變換器以相位相差 180176。 ③ 每個(gè)并聯(lián)支路流過(guò)更小的功率，消除變換器的“熱點(diǎn) ”， 使熱 分布均勻， 。 【 8】 本章小結(jié) 本章首先對(duì)幾種常見(jiàn)的 DC/DC 變換器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的工作原理進(jìn)行分析，并列舉出了各自的優(yōu)缺點(diǎn)。由于這部分相對(duì)簡(jiǎn)單， 這里只是將半導(dǎo)體器件的電壓電流應(yīng)力和輸入輸出電壓的關(guān)系列出。 Q Q D D2 與副邊拓?fù)錁?gòu)成一路雙管正激變換器， D D4 與副邊拓?fù)錁?gòu)成另一路雙管正激變換器 ， D D6 分別為這兩路變換器的副邊整流二極管， D7 為兩路空用的續(xù)流管， L、 C 分別為輸出濾波電感和濾波電容。 ⑤原邊續(xù)流二極管的電壓電流應(yīng)力 流過(guò)該二極管的電流是變壓器磁化電流， 其上的電壓是輸入電壓。 分析前做如下一些假設(shè)： ① 所有開關(guān)管，二極管均視為理想器件； ② L 足夠大，在一個(gè)開關(guān)周期中，其電流基本保持不變，這樣 L 和 C以及負(fù)載電阻可以看成是一個(gè)電流為 I0的恒流源。 D7 關(guān)斷， D5 導(dǎo)通， 電源通過(guò) T1 給副邊傳輸能量， T1 磁化電流從零線性上升 。 D D2 開通， T1 的磁化電流通過(guò) D D2 續(xù)流，線性減小，回饋電源。 【 8】 電路特點(diǎn)分析 從以上分析可見(jiàn)， 雙路交錯(cuò)并聯(lián)雙管正激 DC/DC 變換器交替工作，向副邊傳輸能量， 通過(guò)二極管 D D2 或 D D4 向電源回饋能量，實(shí)現(xiàn)鐵芯磁復(fù)位，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔。 ③并聯(lián)結(jié)構(gòu)可以使每個(gè)并聯(lián)支路流過(guò)更小 的功率，消除變換器的“熱點(diǎn)”，使熱分布均勻， 提高可靠性。 ②變壓器的磁化過(guò) 程?？紤]到逆變器自身?yè)p耗， 將該 DC/DC 變換器平均輸出功率定為 3300W， 最大瞬時(shí)功率定為 6300W。 【 1】 a、占空比和變壓器變比的確定 控制芯片選用 UC3525， 試驗(yàn)中它可以輸出最大占空比 D 為 ，開關(guān)頻率設(shè)計(jì)在 50K。 a、濾波電感 根據(jù)公式 (1 2 )2 sRDL f ??? ? （ 34） 其中 R 為 5? ， ? =1 對(duì)應(yīng)電感電流的臨界點(diǎn)， Sf =50KHZ，求 得 L=130uH。 流過(guò)整流管電流的瞬時(shí)值是流過(guò)開關(guān)管電流瞬時(shí)值的兩倍，則流 過(guò)整流管的最大電流為 I=2Iq= 承受的最大電壓也為 615V，選取 DSEl30—12 二極管。 UC3525能提供接近 50%的脈寬控制，可設(shè)定死區(qū)時(shí)間，對(duì)稱性好， 工作頻率可達(dá)400kHz，圖騰柱結(jié)構(gòu)輸出， 輸出能力達(dá) 500mA， 內(nèi)帶 2MHz 帶寬的放大器，軟啟動(dòng)功能， Shutdowm 保護(hù)端功能。 由于雙管正激變換器無(wú)直通現(xiàn)象， 且 3525 的輸出最大占空比小于 ，為了提高系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)相應(yīng)，可以盡量增大最大占空比，因此在設(shè)計(jì)時(shí)，將死區(qū)設(shè)置電阻 Rd 定位 0。軟啟動(dòng)端可以減小功率管的開機(jī)沖擊， 避免變壓器的雙倍磁通效應(yīng)。 P16 腳 Vref 提供 50mA 輸出能力的 高精度電壓基準(zhǔn)。目前可行的電流取樣器件有， 無(wú)感電阻、霍爾電流傳感器、普通的電流互感器。 這里我們采用了 脈沖電流互感器， 套在功率 MOSFET 的漏極引線上，線上流過(guò)的電流是漏極電流 Ids。檢測(cè)電壓送給LM31l 比較器并與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。 2)輸入為 3525 輸出的方波信號(hào)，由于主功率管均為電壓型控制單極型功率器件， 3525 提供的兩個(gè)圖騰柱輸出級(jí)電路結(jié)構(gòu)不太適用， 因此經(jīng)對(duì)管Q Q2 驅(qū)動(dòng) 。該電路的優(yōu)點(diǎn)是該電路只使用一個(gè) +15V 電源，即為單電源。第 4章 主電路小信號(hào)模型分析和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 17 第 4章 主電路小信號(hào)模型分析和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 正激變換器小信號(hào)模型推導(dǎo)與分析 由于雙管正激變換器的兩個(gè)開關(guān)管是同時(shí)開通和關(guān)斷的，因此其工作過(guò)程和單管正激變換器幾乎沒(méi)有區(qū)別，而正激變換器又是從 Buck 變換器變化而來(lái)， Buck 電路如下圖所示。 下面以此電路模 型為基礎(chǔ)推導(dǎo) Buck 的狀態(tài)空間表達(dá)式。1 2 1 2( ) ( ) sx d A d A x d B d B u? ? ? ? ? （ 413） 同理可得 39。?d d d?? ?x x x?? ?s s su u u?? ?y y y?? 將以上式子代入式（ 417）、（ 418）得 ： 第 4章 主電路小信號(hào)模型分析和補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 19 ? ?39。1 2 1 2 1 2 1 21 2 1 2 1 2 1 2? ? ?( ) ( ) ( ) ( )? ? ?? ?[ ( ) ( ) ( ) ( )SSSd x x dA d A x dB d B u dA d A x dB d B udtA A x B B d A A dx B B du? ? ? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ?（ 415） 39。1 2 1 2 1 2 1 2 1 2 1 2? ? ?? ? ? ?( ) [ ( ) ( ) ( ) ( )S S Sdx d A d A x d B d B u A A x B B u A A d x B B d udt ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （ 417） 式（ 416）、式（ 417）有 ??sdu 、 ?dx 兩項(xiàng)，故是非線性化方程，為了線性化，假設(shè)動(dòng)態(tài)分量遠(yuǎn)小于穩(wěn)態(tài)量，即 ? 1ssuu ， ? 1dd ， ? 1xx ，則 ??sdu 、 ?dx 可以忽略，同時(shí)記 39。 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì) 圖 41 所示為一種有源超前 — 滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)，其傳遞函數(shù)為 2211 13311/ /( R )1/ /( R )CSSV sC sCV RsC??? ? ?2 1 1 3 32 1 21 1 2 3 312(1 ) 1 ( R R ) C( C ) (1 ) (1 sR C )sR C sR C CsR C sCC? ? ??? ? ?? （ 425） 有源超前 — 滯后補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)零點(diǎn)，三個(gè)極點(diǎn)。 若原始回路中函數(shù)有兩個(gè)相近的極點(diǎn)，極點(diǎn)頻率 1, 2 1 / (2 )PPf LC?? ，可將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)兩個(gè)零點(diǎn)頻率設(shè)計(jì)為原始回路函數(shù)兩個(gè)相近極點(diǎn)頻率的 1/2，即 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 1 2 1, 212Z Z P Pf f f?? （ 432） 如果原始回路函數(shù)沒(méi)有零點(diǎn)，則可以將補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)的兩個(gè)極點(diǎn)設(shè)定為2Pf = 3Pf =（ 1~3） sf ，以減小輸出的高頻開關(guān)紋波。 原始回路增益函數(shù) ( s) H ( s) G ( s) G ( s)o m vdG ? 其中 H(s) ? ， (s) 1/ ? ，則可得 4 8 22 . 4 5( s ) 1 0 . 2 6 1 0 0 . 9 1 1 0oG ss??? ? ? ? ? 取交越頻率gf=1/5 sf =10KHz,則可求得原始回路函數(shù) (s)oG 在gf的增益為 2 . 4 5| ( j 2 ) | 0 . 0 7 0 11 . 6 3 3 4 . 8 9ogGf j? ??? 則可求得補(bǔ)償網(wǎng) 絡(luò)的增益為 1( j 2 ) 1 4 .2 6 50 .0 7 0 1cgGf? ?? 幅頻特性的轉(zhuǎn)折頻率 1 , 2 451 16692 3 . 1 4 1 . 3 1 0 7 1 0PPf ??? ? ? ? ? 補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)函數(shù) (s)cG 兩個(gè)零點(diǎn)頻率設(shè)計(jì)為原始回路函數(shù) (s)oG 兩個(gè)極點(diǎn)頻率的 1/2，即 1 2 1 , 21 8 3 4 .72