交错并联双管正激变换器研究_毕业设计论文Word格式.doc
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学院：
电气工程学院系级教学单位：
电气工程及自动化系
学
号
学生
姓名
专业
班级
题
目
题目名称
题目性质
1.理工类：
工程设计（√）；
工程技术实验研究型（）；
理论研究型（）；
计算机软件型（）；
综合型（）
2.管理类（）；
3.外语类（）；
4.艺术类（）
题目类型
1.毕业设计（√）2.论文（）
题目来源
科研课题（）生产实际（）自选题目（√）
主
要
内
容
1查询双管正激变换器的技术资料，消化理解工作原理。
2掌握交错并联双管正激变换器系统构成及工作原理。
3根据芯片的技术性能，设计一台410V~615V直流输入，180V直流输
出电压的变换器。
4给出全部设计参数和图纸。
基
本
求
1．按电气工程学院本科生学位论文撰写规范的要求完成设计说明书一份（不少于2.4万字），A0图纸。
2．说明书及插图一律打印，要求条理清晰、文笔流畅、图形及文字符号符合国家现行标准。
3．按学院指定的地点进行设计，严格按照进度计划完成毕业设计任务。
参
考
资
料
1．双管正激变换器的技术资料
2．正激变换器设计相关文献
周次
1—4周
5—8周
9—12周
13—15周
16—17周
应
完
成
的
查阅资料，阅读文献
确定方案，设计电路
进行仿真，验证可行性
撰写论文
准备答辩
指导教师：
职称：
2012年12月12日
系级教学单位审批：
年月日
摘要
本文主要研究了交错并联双管正激变换器主电路拓扑的工作原理和工作过程。
工作原理部分分析了两路双管正激变换器的交替工作过程和变压器实现铁芯磁复位，能量回馈电源的工作原理。
控制电路方式部分搭建了系统的控制模型，并根据控制模型对控制电路参数进行了设计。
本文第一章讨论了具有隔离变压器的功率电路拓扑，并根据讨论结果确定交错并联双管正激变换器作为选择方案。
第二章对交错并联双管正激变换器进行了工作原理分析并讨论了变压器工作过程。
第三章完成了交错并联双管正激变换器的参数计算，第四章建立了BUCK电路的小信号模型，并对进行了分析，设计了补偿网络，搭建了闭环电路拓扑。
第五章进行了开环和闭环的仿真分析。
关键词 双管正激变换器，交错并联，小信号模型，补偿网络，闭环仿真
I
燕山大学本科生毕业设计（论文）
Abstract
Thispaperstudiestheinterleavedtwo-transistorforwardconvertermaincircuittopologyoftheworkingprincipleandprocess.Workspartanalyzesthetwo-waydual-transistorforwardconvertertransformeralternatingworkprocessesandimplementcoremagneticreset,regenerativepowersupplyworks.Controlcircuitparttobuildthesystemcontrolmodelandcontrolmodelunderthecontrolparametersofthecircuitdesign.
Thefirstchapterdiscussestheisolationtransformerwithapowercircuittopologyandresultingfromthediscussioninterleavedtwo-transistorforwardconverterasanoption.Thesecondchapterinterleavedtwo-transistorforwardconverterworkswereanalyzedanddiscussedtheworkingprocessofthetransformer.Chapter3completedinterleavedtwo-transistorforwardconverterparametercalculation.Chapter4establishedBUCKcircuitsmallsignalmodel,andanalyzedthedesignofthecompensationnetwork,setupclosedcircuittopology.Chapter5performedopen-loopandclosed-loopsimulation.
Keywords Two-transistorforwardconverter,interleaved,small-signalmodel,thecompensationnetwork,theclosed-loopsimulation
目录
摘要 I
Abstract II
第1章绪论 1
1.1课题背景 1
1.2DC/DC变换器常用拓扑介绍 2
1.3本章小结 6
第2章主电路工作原理分析 7
2.1交错并联双管正激变换器的基本关系 7
2.2变换器中变压器的磁化过程 8
2.3电路特点分析 10
2.4本章小结 10
第3章电路参数设计 11
3.1设计的技术指标 11
3.2主电路关键参数设计 11
3.3控制电路关键参数设计 13
3.4本章小结 16
第4章主电路小信号模型分析和补偿网络设计 17
4.1正激变换器小信号模型推导与分析 17
4.2补偿网络设计 20
4.3补偿网络参数计算 22
4.4本章小结 24
第5章仿真分析 25
5.1仿真的目的、意义与可信度 25
5.2开环仿真及其结果分析 25
5.3闭环仿真及其结果分析 27
5.4本章小结 31
结论 32
参考文献 33
致谢 34
附录1 35
附录2 41
附录3 46
附录4 54
附录5 60
III
第1章绪论
第1章绪论
1.1课题背景
开关电源以其很多显著的优点正被越来越广泛的应用于国民生产的各个领域。
这些优点体现于以下几个方面：
①效率高。
开关稳压电源调整开关管工作在开关状态。
在截止期间，开关管无电流，因此不消耗功率，可大大提高效率，通常可达到80%以上。
而传统的调整串连型稳压电源的晶体管一直工作在放大区，全部负载电流都通过晶体管，功耗就较大，因而效率很低，一般只在50%左右。
②由于开关管在开关状态，功率消耗小，不需要采用大散热器。
而且功耗小使得机内温升低，周围元件不会因长期工作在高温环境下而损坏，有利于提高整机的可靠性和稳定性。
③稳压范围宽。
当开关稳压电源输入的交流电压在150~250范围内变化时，都能达到很好的稳压效果，输出电压的变化在2%以下。
而且在输入电压发生变化时，始终能保持稳压电路的高效率。
因此开关稳压电源适用于电网电压波动很大的地区。
④体积小重量轻。
开关电源可将电网输入的交流电压直接整流，再通过脉冲变压器获得各组不同的脉冲电压，这样就可省去笨重的工频变压器，节省了大量漆包线和硅钢片，使电源的体积大大缩小，重量减轻。
⑤安全可靠。
开关稳压电路一般都具有自动保护电路。
当稳压电路、高压电路、负载等出现故障或短路时，能自动切断电源，保护功能灵敏可靠。
正是基于开关电源相对于传统相控和线性电源的优势，很多相关单位和部门都将面临着传统电源的改造和改进工作。
开关电源市场比较乐观。
而且随着电力电子新技术产品的“四化”发展方向：
应用技术的高频化，硬件结构的模块化，软件控制的数字化，产品性能的绿色化，新一代开关电源产品的技术含量将在原有基础上进一步提高，更加成熟、经济、实用、可靠，从而更好的服务于国民经济的各个相关行业，提供高品质的电能。
【10】
1.2DC/DC变换器常用拓扑介绍
1）正激变换器
图1-1正激变换器
如图1-1所示，电路结构简单，是中小功率场合常用的拓扑方案。
这种变换器必须采取附加复位电路来实现变压器铁芯磁复位，除有源箝位等少数几种磁复位方式外，其它的多种复位方式拓扑一般都存在以下缺陷：
变压器铁芯单向磁化，利用率低，主功率管承受两倍左右的输入电压，主功率管的占空比一般都不超过O.5。
【3】
2）反激变换器
图1-2反激变换器
如图1-2所示，其电路形式与正激变换器相似，只是变压器的接法和作用不同。
从输出端看，反激变换器是电流源，功率管每开通一次，就要往输出端传送能量，因此输出端不能开路。
3）推挽变换器
图1-3推挽变换器
如图1-3所示，电路结构简单，变压器铁芯双向磁化，当一台正激变换器不工作时，滤波电感能量可以通过另一台正激变换器的二次侧回路向负载释放，因此相同铁芯尺寸下，推挽电路能够比正激式电路输出更大的功率，但电路必须有良好的对称性，否则容易引起直流偏磁导致铁芯饱和。
另外，变压器绕组必须紧密耦合，以减小漏感，从而降低功率管的关断电压尖峰，这增大了变压器绕制工艺的要求以及对所用功率器件电压定额的要求。
4）半桥变换器
图1-4半桥变换器
如图1-4所示，铁芯双向磁化，利用率高。
变压器铁芯不存在直流偏磁现象，功率管承受电源电压，流过两倍的输入电流，适合高压中功率场合。
5）全桥变换器
图1-5全桥变换器
如图1-5所示，铁芯双向磁化，利用率高，易采用软开关工作方式。
功率管承受电源电压，流过一倍输入电流。
但全桥变换器功率器件较多，控制及驱动较复杂，并且变压器铁芯存在直流偏磁现象，桥臂存在直通现象，比较适合大功率场合。
6）双管正激变换器
图1-6双管正激变换器
如图1-6所示，S1和S2同时导通同时关断，当S1和S2导通时，输入直流母线电压加在变压器原边绕组上，向副边传输能量，当S1和S2关断后，Dl&
D2导通，磁化能量
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