全桥移相大功率开关电源的设计.pdf
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江南大学硕士学位论文全桥移相大功率开关电源的设计姓名:
石宏伟申请学位级别:
硕士专业:
控制工程指导教师:
沈锦飞20080301摘要捅要随着电力电子技术的快速发展,对电源设备尤其是大功率电源设备的要求越来越高。
由于不可控整流器在功率设备中的广泛应用,各种谐波对电网的污染也变得十分严重,使得电能的生产、传输和利用的效率降低。
为了解决这一问题,我们必须对输入电流进行校正,使其正弦化,来提高系统的功率因数。
同时,直流软开关技术是电力电子装置向高频化、高功率密度发展的关键技术。
目前大功率电源的功率因数校正(PFC)技术和DC他C软开关技术是电力电子技术方面研究的重点问题。
本论文结合开关电源发展的现状,分析和研究了开关电源在高频和大功率情况下的实现方案,并对高频大功率(20KHz,3KW)开关电源的主电路和控制电路进行了理论设计和参数估算。
变换器分为前后两级,前级采用Boost型的单相有源功率校正电路,后级采用移相控制零电压(ZvS)技术的全桥变换电路。
论文首先进行了前后级的方案设计,从理论上分析了有源功率因数校正技术的基本原理,并详细分析了的工作过程和介绍了这部分电路控制芯片,然后对整个功率因数电路进行参数设计;介绍了移相全桥的特点,具体分析了移相全桥变换的工作过程,并对移相全桥电路进行了相应的参数设计。
文章最后应用PSPICE软件对整个系统进行了仿真分析,对理论设计进行修正。
结果表明系统设计可行,性能指标基本可以满足设计要求。
关键词:
开关电源;功率因数校正;移相全桥;软开关AbstractAbstraCtWiththedevelopmentofPowerElectronics,thetechnologyofpoweris盯aduallybeingperfeCtDuetowideapplicationsoftherectifiers,VaoushamonicwaVesareproducedTheypollutetheelectricnetworks嘶ouslyandreducemeemciencyofproduction,tralllsmissionandutilizationofelectricityTbsolvethismatter,weshouldmakeinputcurrentwaVesine,t0improvepowerfactorofthissyStenlAtthesametime,DCsoRswitchingtec_11niqueinhi曲行equencyandhi曲densityconvenerNowadays,PowerFactorCo盯ection(PFC)techniqueaIldDCDCsoRswitchingPWMteChniquearebothwidelyresearchedThispaperpmposedtheconcretesCh锄eformeswitchingmodepowersupplywimhi曲丘equencyandhi曲powerbaSedonthedeVelopmentofSMPSThestructureandpar锄eterSofthemaincircuitauldthecontrolcircuitaredesi印edintheo哆TheconVenerconsistsoffo刑afdandbackwardstage,ofwitchthefb删ardisasinglephaseBoostPowerFactorCollrectioncircuit,andthebackwardstagemaincircuitisaFull-bridgeconVerterusingPhaseShiRingContr01ZVZCSSoRswitchingtechniqueThedesi印projecthasbeengiVeninfirst,theprincipleofAPFCandthecontr01chipareanalyzedindetail,andtheparametersofthecircuitancalculated;ThetIaitsofphaseshiRing如llbdgeareintroducedandtheprocessoftheFullbddgeconVerterusingPhaseshiRingControlZVZCSSoRswitchingtechniqueisanalyZedconcretelytheparametersofthispancircuitarealsocalculatedaccordin酉yFinally,asimulationformeentiresystemusingPSPICEhasbeenmadeTheresults行omsimulationsrevealmatthedesignofsyst锄isfeaSibleandtheperfornlanceoftheconVertercanmeetmedemandofthedesignKeywords:
SwitchingPowerSupply;PowerFactorCorrection;Phase-shiRingcontr01;SoRswitchingII独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。
尽我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含本人为获得江南大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。
与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
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石宕弗日期:
二oo八年三月十一日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规定:
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保密的学位论文在解密后也遵守此规定。
签名:
星窒章导师签名:
日期:
二oo八年三月十一日第一章绪论第一章绪论11课题的背景及意义电源是给电子设备提供所需要的能量的设备,任何电子设备都离不丌电源,这就决定了电源在电子设备中的重要性。
电子设备要获得好的工作可靠性必须有高质量的电源,所以电子设备对电源的要求日趋增高。
现有的电源主要由线性电源和开关稳压电源两大类组成。
这两类电源由于各自的特点而被广泛应用【引。
线性稳压电源的优点是设计简单、成本低廉、稳定性好、可靠性高、输出电压精度高、输出纹波电压小、无高频辐射干扰。
它的优良的输出特性,使其在对电源性能要求较高的场合仍得到广泛地应用。
但它的不足之处也非常明显:
(1)对供电电网电压的波动敏感;
(2)要求采用工频变压器和滤波器,它们的重量和体积都很大:
(3)调整管的功耗较大时电源的效率大大降低,一般情况不会超过50:
(4)过载能力差;(5)电源的功率因数低,一般在0伽7之间。
相对于线性稳压电源来说,开关稳压电源的优点更能满足现代电子设备的要求,从20世纪中期开关稳压电源问世以来就倍受关注,特别是20世纪80年代以后,由于电力电子技术的发展和新型电力电子器件的产生,使其在计算机、通信、航天、办公和家用电器等方面得到广泛应用,大有取代线性稳压电源之势。
开关稳压电源的主要优点有;
(1)效率高;
(2)可靠性和稳定性较好;(3)体积小、重量轻;(4)对供电电网电压的波动不敏感,在电网电压波动较大的情况下,仍能持续较稳定的输出。
但是,由于开关电源中的功率开关管处于开关状态,使其存在输出纹波电压较高、瞬变响应较差、对电网和外部电子设备有电磁干扰等缺点。
今后,开关电源的发展,除了继续保持已有的优点外,主要是采用技术和工艺措施来克服上述缺点。
12国内外开关电源的研究现状和发展趋势121高频开关电源技术的发展及现状D町1955年美国罗耶发明的自激振荡推挽晶体管单变压器直流变换器,是实现高频转换控制电路的开端。
1957年美国查赛发明了自激式推挽双变压器。
在1964年美国科学家们提出了取消工频变压器的开关电源的设想。
直到1969年终于做成了25千赫的开关电源。
这一电源的问世,在世界各国引起了强烈反响,从此对开关电源的研究成了国际会议的热门课题。
自20世纪60年代开始得到发展和应用的DcDC功率变换技术,其实是种硬开关技江南大学在职人员!
学位论文术。
60年代中期,美国已研制成20kHzDCDC变换器及电力电子开关器件,并应用于通信设备供电。
由于这种技术抛弃了50Hz工频变压器,使直流电源的重量、体积大幅度减小,电源效率和输出直流电的质量得以提高。
到70年代初期,这种技术己在先进国家普遍采用。
早期开关电源的控制电路一般以分立元件的非标准电路为主,经过十多年的发展,国外在1977年左右进入控制电路集成化阶段。
这
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- 全桥移相 大功率 开关电源 设计
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