论文部分内容阅读
DC/DC变换器被广泛应用在我们日常生活中的各个领域,发挥着举足轻重的作用。在一些特殊应用领域,如新能源发电、矿井供电、军工设备供电等都要求DC/DC变换器具备适应宽输入电压范围的要求。当DC/DC变换器输入范围变宽时,会导致损耗增加,散热需求增大,效率、功率密度、寿命与可靠性降低等诸多不利影响。为此,本文对宽输入范围DC/DC变换器及其效率提升方法进行了研究。本文采用四开关Buck-Boost(Four-Switch Buck-Boost,FSBB)作为宽输入范围DC/DC变换器主电路拓扑,详细阐述了FSBB的基本推导、工作原理、增益特性;对FSBB变换器的控制方法进行了详细研究,对FSBB的对管同步控制、双沿控制、交错控制等五种硬开关控制方法以及软开关对管同步控制、ZVS BuckBoost控制、改进ZVS Buck-Boost控制三种软开关控制方法的驱动时序、软开关实现条件、工作模态进行了分析;以提高FSBB变换器直接功率比重为准则,采用理论分析和损耗建模相结合的方法确定了宽输入范围下实现FSBB变换器效率最优的三模式控制策略;对三种模式下FSBB变换器建立了小信号模型进行闭环控制器设计,并使用PLECS软件进行闭环仿真对三种模式下系统的静态特性和动态特性进行测试来验证控制器参数设计的正确性。最后制作了一台50-400V输入,200V/2A输出的实验样机,在1:8的宽输入范围下对FSBB变换器进行了基本功能验证、三模式切换、软开关实现、效率测试等实验,验证本文理论分析和设计的正确性。