基于并行電流模式控制的ZVZCS移相全橋倍流整流DC-DC變換器研究.pdf

1、軟開(kāi)關(guān)技術(shù)是現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一。數(shù)字控制技術(shù)是開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域的重要發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)字化與軟開(kāi)關(guān)技術(shù)二者的融合勢(shì)必可以改善電源的控制精度,減小電源的體積,提高電源的效率和功率密度。因此本文提出了一種基于并行電流模式控制的零電壓零電流(ZVZCS)移相全橋倍流整流DC/DC變換器。
　　 本文設(shè)計(jì)的新型移相全橋DC/DC變換器,采用變壓器原邊串入飽和電感的方式實(shí)現(xiàn)功率開(kāi)關(guān)管的軟開(kāi)關(guān),原邊超前橋臂開(kāi)關(guān)管的零電壓開(kāi)通范圍寬,滯后橋

2、臂開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了無(wú)環(huán)流損耗的零電流關(guān)斷;副邊采用倍流整流方式,副邊的整流二極管可以實(shí)現(xiàn)自然換流,兩個(gè)輸出電感交錯(cuò)并聯(lián),使電流紋波大大減小,電感的尺寸減小,從而系統(tǒng)的體積和重量減小。本文在分析該變換器工作原理的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)了變換器在各種狀態(tài)時(shí)的參數(shù)計(jì)算方程,闡述了軟開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)情況和占空比丟失問(wèn)題。由于數(shù)字控制技術(shù)可以簡(jiǎn)化控制電路,可靠性和控制靈活性好,本文設(shè)計(jì)了以ARM處理器芯片LPC2214為核心的全數(shù)字控制系統(tǒng)。介紹了位置式數(shù)字PID控

3、制算法,詳細(xì)分析推導(dǎo)了基于離散域推導(dǎo)、易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)的并行電流模式控制算法,該方法通過(guò)電壓運(yùn)算項(xiàng)和電流運(yùn)算項(xiàng)結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)占空比的數(shù)字PWM控制。結(jié)合處理器的外圍電路,本文通過(guò)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)采樣,完成鍵盤(pán)輸入和液晶顯示,根據(jù)控制方法調(diào)節(jié)占空比,從而實(shí)現(xiàn)移相控制PWM信號(hào)脈沖的輸出。運(yùn)用PSIM6.0軟件對(duì)變換器進(jìn)行數(shù)字控制仿真,分析了各參數(shù)對(duì)變換器性能的影響。給出主電路、控制電路、高頻變壓器、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等的設(shè)計(jì)過(guò)程。最后搭建出基于該

4、主電路拓?fù)浜筒⑿须娏髂Ｊ娇刂撇呗缘?6V/500W移相控制零電壓零電流DC/DC變換器的硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并在試驗(yàn)樣機(jī)上測(cè)量出實(shí)驗(yàn)波形。
　　 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:本文的ZVZCS變換器的主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)合理,參數(shù)設(shè)計(jì)正確,所有功率開(kāi)關(guān)管實(shí)現(xiàn)了軟開(kāi)關(guān),副邊整流二極管實(shí)現(xiàn)了自然換流。并行電流模式控制方法易于數(shù)字實(shí)現(xiàn)且動(dòng)態(tài)性能好?？刂葡到y(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,集成度高,控制方法靈活多變,人機(jī)交互功能良好,實(shí)用價(jià)值高。控制軟件工作正常,并實(shí)現(xiàn)了所有功能