【正文】 Proceedings of the IEEE,1988,76(4):343~354致謝在論文完成之際，衷心感謝我的導師沈虹老師。沈老師淵博的學識、嚴謹的治學態(tài)度和高度的責任心，始終激勵著我去探索、進取。半年來，沈老師從方方面面指導和關心著我。論文的全部工作是在沈老師的細心指導和熱情關懷下完成的、從課程學習、論文選題、課題的研究和論文的撰寫，自始至終都得到了老師的教誨和幫助。在我完成畢業(yè)論文的過程中老師傾注了大量的心血，論文的每一部分都包含了沈老師的精心指導和辛勤培育。在課題的整個過程中，老師不斷給我指明研究方向，指導我抓住問題的關鍵。老師對我言傳身教、關心備至，正是她孜孜不倦的教誨與細致入微的關懷激勵著我完成了本論文的研究工作。學生無限感激，將會永遠銘記在心。在此向沈虹老師致以崇高的敬意和衷心的感謝。在完成課題實驗期間，還有許多學姐學哥給了我極大的幫助，在此向他們表示衷心的感謝！另外，我要特別感謝我同學，是他們在課題的研究中給了我很大的幫助和協(xié)作，同窗之間活躍的學術氣氛給我留下了深刻的印象。謹以此文獻給所有關心我的人，以表達我的不盡感激之情。 王巍 2008年6月10日于燕山大學燕山大學電氣工程學院本科畢業(yè)設計（論文）開題報告課題名稱：一種有源箝位正激變換器的設計 課題性質：模擬（真題假做） 課題來源： 自選 專 業(yè)：里仁學院電氣工程及其自動化 專業(yè)方向： 應用電子技術 班 級： 04級應電3班 學生姓名： 王巍 指導教師： 沈虹 08 年 4 月 24 日一、本課題研究的基本內容，擬解決的主要問題：正激變換器具有電路簡單，輸入輸出電壓隔離，成本低，可靠性高，驅動電路簡單，因而在小功率場合得到了廣泛應用。本文研究的基本內容就要求掌握正激變換器的原理。由于正激變換器變壓器單向勵磁，磁芯利用率低，開關管電壓應力高且工作在硬開關工作模式等缺陷，有些應用場合受到限制。在通過比較復位繞組法、RCD箝位法以及有源箝位法等復位技術優(yōu)缺點。得出有源箝位變換器磁復位技術磁芯工作在第一、三象限，可工作占空比高，原邊開關工作電壓低，有利于實現軟開關等技術，從而解決了變壓器利用率低，效率低等缺點，因而在要求低電壓大電流輸出等場合應用廣泛，對有源箝位正激變換器的研究具有實際意義?？刂品绞讲捎昧藛沃芸刂萍夹g，有效的消除電源紋波干擾及開關誤差，控制方法簡單，可靠，外圍電路簡單?；谏厦嫠?，主要闡述了傳統(tǒng)單端正激變換器的優(yōu)缺點，對有源箝位正激變換器的優(yōu)缺點及進行了分析，分析帶有有源箝位電路的ZVSPWM正激變換器的工作過程及軟開關實現的條件。并設計主電路及控制電路，設計參數，最后進行仿真研究。二、課題研究步驟、方法及措施：首先，在開關電源變換電路中，正激變換器是最簡單的隔離式DC/DC變換器，它由基本的BUCK變換器加隔離變換器派生而來的，具有升壓變換器的基本特性。之后說明正激變換器和反激變換器不同及優(yōu)點，工作原理，和它在中小功率場合的應用。其次，說明正激變換器存在的一些固有缺陷。例如變壓器勵磁電感磁通在每個開關周期必須礠復位，開關管電壓應力大等。而常見的復位方法有三種：復位繞組法，RCD箝位法及有源箝位法。并進而把三種方法在占空比、復位電路等方面詳細比較，比較后得出結論有源箝位技術更加成熟可靠，優(yōu)點突出，將其利用于正激變換器可以改善變壓器的不足，對其研究具有較大的實際意義。在三，進一步分析有源箝位正激變換器基本工作過程進行分析，并對系統(tǒng)需要的控制電路及驅動電路進行參數設計。在不同時刻的不同電壓及波形進行詳細分析，并計算有源箝位電容電壓及紋波系數，勵磁電流的峰值等參數第四，通過使用Pspice軟件對有源箝位ZVS變換器進行仿真研究，并與實際要求比較研究。三、課題研究工作進度：14 周查閱各種期刊資料，學習理論知識。了解題目概況，工作原理及系統(tǒng)組成。58周完成主電路設計和控制電路設計方案的選擇，對所設計系統(tǒng)進行分析。912周對系統(tǒng)參數進行計算設計，并用仿真軟件仿真。1316周對系統(tǒng)仿真結果進行研究調試，分析實驗結果。1718周整理實驗數據，并撰寫論文。四、主要參考文獻：1 張占松，. 北京:電子工業(yè)出版社,1999：39~402 賈正春, 馬志源. :中國電力出版社,2001：25~263 陳道煉, ，1999（1）：30~334 ,2000(2):145~1475 劉軍,詹曉東,2002(22):11~146 ,2004(5):20~247 劉永剛,胡德成,2006(5):10~128 Vorperian wave converters:Topologies and analysis [J].IEEE (2),pp:183~1919 MinKwang Lee,DongYun Lee and Dongseok Hyum.“New zerocurrenttransition PWM DC/DC converters without current stress”,IEEE,2001,pp:1069~107410 Active clamp forward converter with MOSFET synchronous rectification Power Electronics Specialists ’94 Record,25th Annual IEEE,20~25 June :895~901 11 Smith and Zheren new PWM verter with one cycle response IEEE Trans on Power :142~15012 ,2007(32):217~21913 吳曉波，張金鐘，,2006(2):54~5714 賴向東,吳寶方,2000(2):16~1715 ,2003(5):193~19516 嚴偉佳,2007(3):8~1117 彭國平,楊旭,2003(10):29~3318 , Modeling of PulseWidth Modulated SwitchedMode Power Converters,Proceedings of the IEEE,1988,76(4):343~354五、導師意見： …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………指導教師（簽字） 年 月 日七、審核意見： 審查結果： 通過； 完善后通過；　　未通過 負責人（簽字）：　　　　年　　月　　日燕山大學電氣工程學院本科畢業(yè)設計（論文）文獻綜述 課題名稱：一種有源箝位正激變換器的設計 課題性質：模擬（真題假做） 課題來源： 自選 專 業(yè)：里仁學院電氣工程及自動化 專業(yè)方向： 應用電子技術 班 級： 04級應電3班 學生姓名： 王巍 指導教師： 沈虹 08 年 4 月 24 日一、綜述本課題國內外現狀：近年以來，電力電子裝置在國民經濟的各個領域應用日益廣泛，電力電子技術已經成為工程技術領域的關鍵技術之一[1]。在電力電子技術中，效率更高、體積更小、電磁污染更少、可靠性更高的開關電源一直是該領域的重要發(fā)展方向[2]。目前國內外市場電源產品中主要有AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四種。其中DC/DC部分已經成為核心部分，通信及電腦等大多數設備都是直流電源供電[3]。然而，隨著DC/DC變換技術的發(fā)展，軟開關，諧振變換技術的發(fā)展，DC/DC變換電路的工作方式，從硬開關PWM方式，逐漸向軟開關PWM方向發(fā)展[3]。且每一種拓撲都有其優(yōu)點及不足[4]。其中正激變換器和反激變換器其結構簡單，驅動電路易于設計，但缺點是磁芯利用率低，用于小功率場合。而推挽變換器驅動電路易于實現，磁芯利用率高，且能夠自動抑制偏磁，缺點是開關應力大，適用于輸入電壓較低的中小功率場合[5]。半橋和全橋變換器電路復雜，一般用于大功率場合。盡管正激變換器結構簡單，工作可靠成本低廉而被廣泛應用，在計算機、通信、工業(yè)控制等，這類電源具有廣泛的市場需求。而供電單元的效率和電磁兼容性自然就成為電源的兩項重要指標。但傳統(tǒng)的正激變換器，由于其磁特性工作在第一象限，且為硬開關工作模式，就決定了該電路的一些缺陷，例如體積大、損耗大、開關應力大、di/dt和du/dt大等[6]。可與正激變換器相比，有源箝位正激變換器更具有實用價值。有源箝位拓撲能夠實現零電壓軟開關工作模式，從而大量的減少了開關器件和變壓器的損耗，改善了電磁兼容性[7]；變壓器磁芯工作在一三象限，提高了磁芯利用率；而且它還能夠為其他技術的順利實施創(chuàng)造良好的環(huán)境。然而有源箝位正激變換拓撲并非完美無缺，零電壓軟開關并不是總能實現。所以，無論任何領域對該變換器進行優(yōu)化設計尤為重要，所以在當今對電力電子設備要求更高的情況下，對有源箝位正激變換器深入研究是非常有意義的[8]。二、本課題目前的主要研究成果：有源箝位技術是90 年代中后期發(fā)展起來的一項開關電源新技術。有源箝位技術歷經三代，且都申報了專利。第一代系美國Vicor公司的有源箝位ZVS技術，其專利已經于2002年2月到期[9]。Vicor公司利用該技術，配合磁元件，將DCDC的工作頻率提高到1MHz，功率密度接近200W／in3(1in=2．53cm。)，然而其轉換效率卻始終沒有超過90％ ，主要原因在于MOSFET的損耗不僅指開關損耗，還包括導通損耗和驅動損耗。特別是驅動損耗隨工作頻率的上升也大幅度增加，而且因為在1MHz開關頻率下不易采用同步整流技術，其效率是無法再提高的，因此，其轉換效率始終沒有突破90％大關[10]。為了降低第一代有源箝位技術的成本，IPD公司申報了第二代有源箝位技術專利。它采用P溝道MOSFET在變壓器二次側用于Forward電路拓撲的有源箝位[11]。這使產品成本降低很多。但這種方法形成的M0SFET的零電壓開關(ZVS)邊界條件較窄，在全工作條件范圍內效率的提升不如第一代有源箝位技術，只是由于加入了同步整流技術，使轉換效率提高了幾個百分點。但是因PMOSFET的工作頻率不是太高，整體功率密度沒有上去，總體效果并不理想[12]。為了讓磁能在磁心復位時不白白消耗掉，一位美籍華人工程師于2001年申請了第三代有源箝位技術專利，其特點是在第二代有源箝位技術的基礎上將磁心復位時釋放出的能量轉送至負載[13]。所以實現了更高的轉換效率。它共有三個電路方案：其中一個方案可以采用N溝道MOSFET，工作頻率較高，采用該技術可以將ZVS軟開關、同步整流技術、磁能轉換都結合在一起，因而它實現了高達92 以上的轉換效率及250W／in3以上的功率密度(DCI：X3做到250W 功率輸出，并且達到了92 以上的轉換效率) [14]。三、本課題的發(fā)展趨勢：綜合上述，開關電源還繼續(xù)向著體積小、開關應力小，功率損耗小等方向發(fā)展，在此同時研究高功率密度的DC/DC電源是發(fā)展的方向。在研究過程中選擇合適的拓撲顯得十分重要[15]。有源箝位變換器在今后的電源發(fā)展過程中扮演著更加重要的角色，它還會、逐漸向低損耗，高功率等方向繼續(xù)發(fā)展[16] [17]。零電壓軟開關技術在有源箝位正激變換器拓撲上的發(fā)展會更加成熟。四、存在問題：有源箝位正激拓撲非常適合中小功率的DC/DC變換器電源設計。零電壓軟開關條件是變壓器勵磁電感和諧振電容的諧振頻率必須足夠大，并且有足夠的勵磁電流儲能。其代價是變壓器勵磁電流損耗和功率開關管通態(tài)損耗加大，并隨工作頻率提高而加劇,因此該變換器拓撲工作頻率受到限制。所以研究更高功率的有源箝位技術就顯得更加重要[18]。 五、主要參考文獻：1 張占松，. 北京:電子工業(yè)出版社,1999：39~402 賈正春, 馬志源. :中國電力出版社,2001：25~263 陳道煉, ，1999（1）：30~334 ,2000(2):145~1475 劉軍,詹曉東,2002(22):11~146 ,2004(5):20~247 劉永剛,胡德成,2006(5):10~128 Vorperian wave converters:Topologies and analysis [J].IEEE (2),pp:183~1919 MinKwang Lee,DongYun Lee and Dongseok Hyum.“New zerocurrenttransition PWM DC/DC converters without current stress”,IEEE,2001,pp:1069~107410 Active clamp forward converter with MOSFET synchronous rectificati