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【6h】

单相变直流母线电压两级级联变换器研究

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目录

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 拓扑结构的研究现状

1.2.2 效率优化的研究现状

1.3 主要研究内容

2 单相PWM整流器及损耗分析

2.1 引言

2.2 拓扑特性分析

2.2.1 拓扑结构的选择

2.2.2 工作模态分析

2.2.3 功率因数校正条件

2.3 参数设计

2.3.1 电感L 的设计

2.3.2 滤波器的设计

2.4 元器件的选型

2.4.1 开关管的选型

2.4.2 磁性元件的选型

2.4.3 直流母线电容的选型

2.5 损耗的计算与分析

2.5.1 磁性元件的损耗

2.5.2 开关管的损耗

2.5.3 直流母线电容的损耗

2.5.4 损耗分析

2.6 本章小结

3 LLC谐振变换器及损耗分析

3.1 引言

3.2 拓扑特性分析

3.2.1 拓扑结构的选择

3.2.2 工作模态分析

3.2.3 电压增益特性分析

3.2.4 阻抗特性分析

3.3参数设计

3.3.1 谐振网络参数的设计

3.3.2 ZVS 的约束条件

3.4 元器件的选型

3.4.1 开关管的选型

3.4.2 磁性元件的选型

3.4.3 整流二极管的选型

3.4.4 输出滤波电容的选型

3.5 损耗的计算与分析

3.5.1 开关管的损耗

3.5.2 磁性元件的损耗

3.5.3 整流二极管的损耗

3.5.4 输出滤波电容的损耗

3.5.5 损耗分析

3.6 本章小结

4 电感电流连续模式下变母线电压两级级联变换器

4.1 引言

4.2 直流母线电压动态调节策略的分析与设计

4.2.1 直流母线电压的动态调节策略

4.2.2 直流母线电压动态调节范围的设计

4.3 实验验证与分析

4.3.1 单相PWM 整流器的实验验证与分析

4.3.2 半桥LLC 谐振变换器的实验验证与分析

4.3.3 直流母线电压动态调节策略的实验验证与分析

4.4 本章小结

5 电感电流断续模式下变母线电压两级级联变换器

5.1 引言

5.2 直流母线电压动态调节范围的设计

5.3 实验验证与分析

5.3.1 两级级联变换器性能的实验验证与分析

5.3.2 直流母线电压动态调节策略的实验验证与分析

5.4 本章小结

6 总结与展望

6.1 论文工作总结

6.2 后续研究展望

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的论文目录

B. 作者在攻读硕士学位期间参与的科研项目

C. 学位论文数据集

致谢

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摘要

近年来,在数据中心、电动汽车、LED照明等诸多应用领域中,对功率变换器的效率、体积、成本等提出了更高的要求。因此,工业界和学术界针对如何优化提升功率变换器的效率投入了巨大的人力、物力。两级级联变换器广泛应用在上述领域中,本文以其为研究对象,提出一种直流母线电压动态调节策略,对其效率进行优化提升,并实现对变换器整体最大效率的跟踪。首先完成了单相PWM整流器和LLC谐振变换器的分析设计、器件选型以及损耗分析等工作。其次对由上述变换器构成的前级AC/DC变换器工作在电感电流连续模式的两级级联变换器进行了研究,通过实验样机完成了对本文所提直流母线电压动态调节策略与固定直流母线电压策略的对比实验。最后针对前级AC/DC变换器工作在电感电流断续模式的两级级联变换器进行了研究,通过实验样机完成了对本文所提直流母线电压动态调节策略与固定直流母线电压策略的对比实验。因此,本论文的主要内容可作如下概述:  首先,根据具体的技术指标,完成了两级级联变换器中前级AC/DC变换器和后级DC/DC变换器具体拓扑结构的选择,同时对具体的电路拓扑完成了工作模态分析、参数设计、器件选型以及损耗分析计算等工作。  然后,结合前级AC/DC变换器工作在电感电流连续模式的两级级联变换器,对本文所提的直流母线电压动态调节策略进行了详细阐述,分析了其控制策略,完成了直流母线电压动态调节范围的分析设计。通过制作具体的实验样机,完成了本文所提直流母线电压动态调节策略和固定直流母线策略的对比实验。实验结果表明,两级级联变换器采用本文所提直流母线电压动态调节策略与传统固定直流母线电压策略相比,其效率均有不同程度的提高。  最后,结合前级AC/DC变换器工作在电感电流断续模式的两级级联变换器,对其直流母线电压的动态调节范围进行了分析设计。通过制作具体的实验样机,完成了本文所提直流母线电压动态调节策略和传统固定直流母线电压策略的对比实验。实验结果表明,两级级联变换器采用本文所提直流母线电压动态调节策略与传统固定直流母线电压策略相比,其效率均有不同程度的提高。

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