【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(dǎo)師沈虹老師。沈老師淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和高度的責(zé)任心，始終激勵著我去探索、進(jìn)取。半年來，沈老師從方方面面指導(dǎo)和關(guān)心著我。論文的全部工作是在沈老師的細(xì)心指導(dǎo)和熱情關(guān)懷下完成的、從課程學(xué)習(xí)、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(dǎo)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(dǎo)我抓住問題的關(guān)鍵。老師對我言傳身教、關(guān)心備至，正是她孜孜不倦的教誨與細(xì)致入微的關(guān)懷激勵著我完成了本論文的研究工作。學(xué)生無限感激，將會永遠(yuǎn)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(xué)姐學(xué)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(xué)，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(xué)術(shù)氣氛給我留下了深刻的印象。謹(jǐn)以此文獻(xiàn)給所有關(guān)心我的人，以表達(dá)我的不盡感激之情。 王巍 2008年6月10日于燕山大學(xué)燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告課題名稱：一種有源箝位正激變換器的設(shè)計 課題性質(zhì)：模擬（真題假做） 課題來源： 自選 專 業(yè)：里仁學(xué)院電氣工程及其自動化 專業(yè)方向： 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： 04級應(yīng)電3班 學(xué)生姓名： 王巍 指導(dǎo)教師： 沈虹 08 年 4 月 24 日一、本課題研究的基本內(nèi)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(qū)動電路簡單，因而在小功率場合得到了廣泛應(yīng)用。本文研究的基本內(nèi)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(guān)管電壓應(yīng)力高且工作在硬開關(guān)工作模式等缺陷，有些應(yīng)用場合受到限制。在通過比較復(fù)位繞組法、RCD箝位法以及有源箝位法等復(fù)位技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)。得出有源箝位變換器磁復(fù)位技術(shù)磁芯工作在第一、三象限，可工作占空比高，原邊開關(guān)工作電壓低，有利于實現(xiàn)軟開關(guān)等技術(shù)，從而解決了變壓器利用率低，效率低等缺點(diǎn)，因而在要求低電壓大電流輸出等場合應(yīng)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(shù)，有效的消除電源紋波干擾及開關(guān)誤差，控制方法簡單，可靠，外圍電路簡單。基于上面所述，主要闡述了傳統(tǒng)單端正激變換器的優(yōu)缺點(diǎn)，對有源箝位正激變換器的優(yōu)缺點(diǎn)及進(jìn)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(guān)實現(xiàn)的條件。并設(shè)計主電路及控制電路，設(shè)計參數(shù)，最后進(jìn)行仿真研究。二、課題研究步驟、方法及措施：首先，在開關(guān)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(diǎn)，工作原理，和它在中小功率場合的應(yīng)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(guān)周期必須礠復(fù)位，開關(guān)管電壓應(yīng)力大等。而常見的復(fù)位方法有三種：復(fù)位繞組法，RCD箝位法及有源箝位法。并進(jìn)而把三種方法在占空比、復(fù)位電路等方面詳細(xì)比較，比較后得出結(jié)論有源箝位技術(shù)更加成熟可靠，優(yōu)點(diǎn)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(jìn)一步分析有源箝位正激變換器基本工作過程進(jìn)行分析，并對系統(tǒng)需要的控制電路及驅(qū)動電路進(jìn)行參數(shù)設(shè)計。在不同時刻的不同電壓及波形進(jìn)行詳細(xì)分析，并計算有源箝位電容電壓及紋波系數(shù)，勵磁電流的峰值等參數(shù)第四，通過使用Pspice軟件對有源箝位ZVS變換器進(jìn)行仿真研究，并與實際要求比較研究。三、課題研究工作進(jìn)度：14 周查閱各種期刊資料，學(xué)習(xí)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(shè)計和控制電路設(shè)計方案的選擇，對所設(shè)計系統(tǒng)進(jìn)行分析。912周對系統(tǒng)參數(shù)進(jìn)行計算設(shè)計，并用仿真軟件仿真。1316周對系統(tǒng)仿真結(jié)果進(jìn)行研究調(diào)試，分析實驗結(jié)果。1718周整理實驗數(shù)據(jù)，并撰寫論文。四、主要參考文獻(xiàn)：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(yán)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(dǎo)師意見： …………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………指導(dǎo)教師（簽字） 年 月 日七、審核意見： 審查結(jié)果： 通過； 完善后通過；　　未通過 負(fù)責(zé)人（簽字）：　　　　年　　月　　日燕山大學(xué)電氣工程學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計（論文）文獻(xiàn)綜述 課題名稱：一種有源箝位正激變換器的設(shè)計 課題性質(zhì)：模擬（真題假做） 課題來源： 自選 專 業(yè)：里仁學(xué)院電氣工程及自動化 專業(yè)方向： 應(yīng)用電子技術(shù) 班 級： 04級應(yīng)電3班 學(xué)生姓名： 王巍 指導(dǎo)教師： 沈虹 08 年 4 月 24 日一、綜述本課題國內(nèi)外現(xiàn)狀：近年以來，電力電子裝置在國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，電力電子技術(shù)已經(jīng)成為工程技術(shù)領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)之一[1]。在電力電子技術(shù)中，效率更高、體積更小、電磁污染更少、可靠性更高的開關(guān)電源一直是該領(lǐng)域的重要發(fā)展方向[2]。目前國內(nèi)外市場電源產(chǎn)品中主要有AC/DC、DC/DC、AC/AC、DC/AC四種。其中DC/DC部分已經(jīng)成為核心部分，通信及電腦等大多數(shù)設(shè)備都是直流電源供電[3]。然而，隨著DC/DC變換技術(shù)的發(fā)展，軟開關(guān)，諧振變換技術(shù)的發(fā)展，DC/DC變換電路的工作方式，從硬開關(guān)PWM方式，逐漸向軟開關(guān)PWM方向發(fā)展[3]。且每一種拓?fù)涠加衅鋬?yōu)點(diǎn)及不足[4]。其中正激變換器和反激變換器其結(jié)構(gòu)簡單，驅(qū)動電路易于設(shè)計，但缺點(diǎn)是磁芯利用率低，用于小功率場合。而推挽變換器驅(qū)動電路易于實現(xiàn)，磁芯利用率高，且能夠自動抑制偏磁，缺點(diǎn)是開關(guān)應(yīng)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(fù)雜，一般用于大功率場合。盡管正激變換器結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠成本低廉而被廣泛應(yīng)用，在計算機(jī)、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(biāo)。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(guān)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(guān)應(yīng)力大、di/dt和du/dt大等[6]?？膳c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?fù)淠軌驅(qū)崿F(xiàn)零電壓軟開關(guān)工作模式，從而大量的減少了開關(guān)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(shù)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?fù)洳⒎峭昝罒o缺，零電壓軟開關(guān)并不是總能實現(xiàn)。所以，無論任何領(lǐng)域?qū)υ撟儞Q器進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計尤為重要，所以在當(dāng)今對電力電子設(shè)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(shù)是90 年代中后期發(fā)展起來的一項開關(guān)電源新技術(shù)。有源箝位技術(shù)歷經(jīng)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(shù)，其專利已經(jīng)于2002年2月到期[9]。Vicor公司利用該技術(shù)，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(zhuǎn)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(guān)損耗，還包括導(dǎo)通損耗和驅(qū)動損耗。特別是驅(qū)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(guān)頻率下不易采用同步整流技術(shù)，其效率是無法再提高的，因此，其轉(zhuǎn)換效率始終沒有突破90％大關(guān)[10]。為了降低第一代有源箝位技術(shù)的成本，IPD公司申報了第二代有源箝位技術(shù)專利。它采用P溝道MOSFET在變壓器二次側(cè)用于Forward電路拓?fù)涞挠性大槲籟11]。這使產(chǎn)品成本降低很多。但這種方法形成的M0SFET的零電壓開關(guān)(ZVS)邊界條件較窄，在全工作條件范圍內(nèi)效率的提升不如第一代有源箝位技術(shù)，只是由于加入了同步整流技術(shù)，使轉(zhuǎn)換效率提高了幾個百分點(diǎn)。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(fù)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(shù)專利，其特點(diǎn)是在第二代有源箝位技術(shù)的基礎(chǔ)上將磁心復(fù)位時釋放出的能量轉(zhuǎn)送至負(fù)載[13]。所以實現(xiàn)了更高的轉(zhuǎn)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(shù)可以將ZVS軟開關(guān)、同步整流技術(shù)、磁能轉(zhuǎn)換都結(jié)合在一起，因而它實現(xiàn)了高達(dá)92 以上的轉(zhuǎn)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(dá)到了92 以上的轉(zhuǎn)換效率) [14]。三、本課題的發(fā)展趨勢：綜合上述，開關(guān)電源還繼續(xù)向著體積小、開關(guān)應(yīng)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?fù)滹@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(guān)技術(shù)在有源箝位正激變換器拓?fù)渖系陌l(fā)展會更加成熟。四、存在問題：有源箝位正激拓?fù)浞浅＿m合中小功率的DC/DC變換器電源設(shè)計。零電壓軟開關(guān)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(guān)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?fù)涔ぷ黝l率受到限制。所以研究更高功率的有源箝位技術(shù)就顯得更加重要[18]。 五、主要參考文獻(xiàn)：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