论文部分内容阅读
分布式电源越来越多的应用在通信、国防以及军事等领域,作为连接高压母线与低压母线的桥梁,中间母线变换器有着输入电压宽,输出低压大电流的特点,因此需要研制一款体积小,效率高的中间母线变换器。本次设计的电源主拓扑采用Buck级联推挽后级同步整流的形式,前级Buck为预调压环节,用于输出稳定的直流母线电压,使得后级推挽变换器可以基于固定输入电压以高效率进行优化。文章将对Buck级联推挽拓扑进行详细的原理分析,并通过仿真对拓扑原理进行了验证。对主电路参数进行了设计,由于隔离变压器的设计的好坏对变换器性能的影响至关重要,因此需要对变压器进行优化设计,对绕制方法也有一定的要求。输出电容的选择上采用钽电容与陶瓷电容多个并联,既保证了容值,也减小了ESR对输出电压的影响。在主电路设计的基础上建立了系统的小信号模型,拟采用平均电流控制模式对变换器进行闭环控制。由于平均电流控制模式是双环控制,因此将分别对电流内环与电压外环进行补偿网络的设计,保证系统能够稳定运行。推挽变换器的开关管应力通常是输入电压的两倍,由于变压器漏感的影响,使得开关管电压尖峰远大于两倍输入电压,在这种情况下,极易损坏开关管,使得电路无法正常工作。针对推挽拓扑的这一缺点,本文提出了一种谐振软开关推挽电路,通过利用谐振电容与变压器漏感的谐振,使得开关管工作在软开关状态,且电路的软开关情况不受输入电压变化以及负载变化的影响。本文将对软开关实现的原理以及谐振参数的计算方法进行分析,并通过软开关推挽与普通推挽电路的对比,证明了软开关推挽的优越性。通过硬件电路的搭建对原理分析进行了实验验证,搭建一台180 V-400 V输入,12 V/600 W输出的样机,并对样机的切载以及启动特性进行了分析,证明了电路具有良好的动态性能。电路在额定输入电压的情况下满载效率在92%以上,在半载的时候更是达到了93.5%,满足了指标的要求。