一种高效同步整流软开关车载DC-DC变换器的研究

发布时间：2023-03-19 06:43

　　随着各国对环境问题与能源问题的重视,电动汽车(Electric Vehicle)以其节能、环保等特点备受关注。电动汽车的核心部件为动力电池和低压蓄电池,车载DC-DC变换器作为电能变换与处理的关键模块单元,由于工作环境受电池技术瓶颈、以及恶劣的车载工况等影响,要求其具备高效率、高功率密度和高可靠性等特点,因此开展车载DC-DC变换器相关关键技术的研究具有重要的理论价值和工程实用意义。本文以提高车载DC-DC变换器的功率密度、效率和可靠性为目标,开展高效软开关DC-DC电路相关技术的研究。本文首先综述了车载DC-DC变换器的研究现状,设计选择了后级隔离同步整流全桥电路,针对大电流输出工作场合全桥电路副边同步整流管的振荡问题,以及振荡所带来的应力问题和效率问题,提出了一种新型高效同步整流有源钳位软开关电路;分析振荡产生机理,在同步整流管关断时,利用钳位电容与原边谐振电感谐振,吸收谐振电感剩余能量,从而有效降低同步整流管电压应力,随后通过辅助开关管为电容提供放电回路,将大部分能量回馈,实现低损耗高效率,给出了关键参数设计,进行了计算机仿真分析、样机设计和实物实验验证,验证了提出软开关方案的有...

【文章页数】：112 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
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第1章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 同步整流技术和DC-DC软开关研究现状
        1.2.1 同步整流技术研究现状
        1.2.2 DC-DC软开关研究现状
    1.3 车载电源电路拓扑发展
    1.4 本文主要研究内容
第2章 一种同步整流DC-DC全桥变换器软开关方案
    2.1 同步整流管振荡产生机理及相关抑制措施
    2.2 一种同步整流有源钳位缓冲电路
        2.2.1 有源钳位缓冲电路的工作原理
        2.2.2 电路工作过程
    2.3 关键参数设计
    2.4 仿真分析和实验分析
        2.4.1 计算机仿真分析
        2.4.2 样机实验分析
    本章小结
第3章 两级电路的非理想小信号建模与控制环路设计
    3.1 Buck+同步整流全桥两级电路建模
        3.1.1 Buck+同步整流全桥变换器
    3.2 电路动态模型建模
        3.2.1 Buck电路的非理想小信号建模
        3.2.2 同步整流全桥电路的非理想小信号建模
        3.2.3 两级电路的小信号模型
        3.2.4 控制环路设计
    本章小结
第4章 两级电路损耗建模与效率改进分析
    4.1 车载电源两级电路损耗模型
        4.1.1 Buck电路的损耗模型
        4.1.2 全桥电路的损耗模型
        4.1.3 损耗计算结果
    4.2 两级电路效率改进
        4.2.1 变换器的效率改进措施
        4.2.2 效率改进后曲线
    本章小结
第5章 多相交错并联Buck电路的分析
    5.1 交错并联Buck电路分析
        5.1.1 电路拓扑
        5.1.2 工作原理分析
    5.2 电路的工作特性
        5.2.1 输出电容电压纹波分析
        5.2.2 两相交错Buck输出特性
        5.2.3 单相Buck和两相交错Buck对比分析
        5.2.4 多相交错Buck输出特性
    5.3 两相交错并联Buck电路仿真分析与实验分析
        5.3.1 仿真电路原理图
        5.3.2 仿真分析
        5.3.3 实验分析
    本章小结
第6章 2000W车载电源样机设计与实验研究
    6.1 设计指标
    6.2 主电路的关键参数设计
        6.2.1 Buck电路的参数设计
        6.2.2 全桥电路的参数设计
    6.3 实验结果
        6.3.1 Buck+同步整流全桥电路的样机参数
        6.3.2 实验波形与数据
    本章小结
结论及今后工作
    一、本文总结
    二、今后工作
参考文献
致谢
附录A 有源钳位电路关键参数分析
附录B 样机附图
在学期间的研究成果及发表的学术论文



本文编号：3764771