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在诸如网络通信电源、电动汽车充电器等诸多应用场合,从安全与可靠性等角度考虑,要求离线供电或高压和低压不能共地,变压器可以方便安全方便地提供原边与副边的安全隔离。根据变压器工作运行的频率可以分为工频变压器和高频变压器,工频变压器的输入电压为50/60Hz的交流电压,高频变压器的输入电压为高频脉冲电压,主要用于高频开关电源中;变压器、电感等磁元件的体积会随着频率的上升而减小,因此在同等功率条件下工频变压器的体积要远远大于高频变压器。在对体积、重量、功率密度等要求较为严格的应用场合中,采用高频变压器的高频隔离型变换器更有优势。首先,本文第二章对谐振式DC-DC变换器和移相全桥DC-DC变换器两种常用的高频隔离型DC-DC变换器进行了研究和分析,提出一种基于谐振变换器和移相全桥变换器的混合调制型双路输出变换器拓扑结构,提出的变换器可以通过一个变换器的电路结构即可以实现双路输出,电路中由于谐振腔的存在可以实现软开关,两路输出电压之间通过不同的调制量进行调节,可以实现两路输出电压之间互不影响。其次,本文第三章详细研究分析了前级为交错并联图腾柱式无桥功率因数校正电路和后级为LLC谐振电路的高频隔离型两级式AC-DC变换器;推导了运行在交错并联模式下的功率因数校正电路的输入电流纹波,理论分析表明交错并联的运行方式可以减小输入电流的纹波,同时输入电流的纹波频率提高一倍,可以有效减小输入电流的高频谐波含量;对于后级的LLC谐振电路,常见的分析方法多为忽略高次谐波,只考虑基波的基波分析法(Fundamental Harmonic Approximation,FHA),因此通过该方法推导得到的电路电压增益与实际值存在一定的误差,且在远离谐振频率点误差存在增大的趋势;本文通过对时域下LLC谐振电路的微分方程求解得到了LLC谐振电路的精确解,同时利用该方法推导得到LLC谐振电路的谐振电流的时域波形;通过对比分析,该方法相对FHA方法具有更高的精确度。最后,利用MATLAB/Simulink仿真平台及实验原理样机对本章提出的相关分析方法进行仿真与实验验证,仿真结果和实验结果均与理论分析的结果一致,证明了理论分析的正确性。再次,本文第四章提出了一种单相交错并联谐振式软开关高频隔离型单级式AC-DC电路拓扑结构,相对于第二章研究的高频隔离型两级式AC-DC变换器,本章提出的单相交错并联式谐振式软开关高频隔离型单级式AC-DC变换器中谐振腔的高频脉冲输入电压直接来自于交错并联运行的功率因数校正电路,只需要通过一级功率电路的变换即可以实现功率因数校正和输出高频隔离型直流电压。该单级式AC-DC变换器的原边开关管可以实现零电压软开通(Zero Voltage Switching on,ZVS),副边的二极管可以实现零电流软关断(Zero Current Switching off,ZCS);相对于传统的高频隔离型两级式AC-DC变换器,该单级式AC-DC变换器可以减小功率半导体器件的使用数量,所有的功率半导体均可实现软开关,因此可以提升变换器的效率、降低变换器的成本。第四章分析了提出的高频隔离型单级式AC-DC变换器的控制方式、换流过程与工作模态;在对谐振腔的分析中,首先分析了LLC谐振腔的频率响应,表明谐振腔具有高通滤波器的功能:即可以抑制谐振腔的输入电压中的工频分量,使高频分量通过变压器传递到副边;在时域下,提出了基于脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)策略下的LLC谐振腔的分析法,理论分析计算了中间直流母线电容与开关管的电压应力。通过MATLAB/Simulink仿真与原理实验样机进行了仿真验证与实验验证,仿真结果与实验结果均与理论分析的结果一致,验证了本章提出的高频隔离型单级式AC-DC变换器的可行性与理论分析的正确性。与第三章的高频隔离型两级式AC-DC变换器的效率进行了对比分析,本章提出的单级式AC-DC变换器的效率要高于两级式变换器。最后,本文第五章提出了一种三相交错并联谐振式软开干高频隔离型单级式AC-DC变换器拓扑结构,相对于传统的三相高频隔离型两级式AC-DC变换器,第五章中提出的三相交错并联谐振型高频隔离型单级式AC-DC变换器的谐振腔的高频脉冲输入电压直接来自于三相整流器,只需要通过一级功率电路的变换就可以实现三相功率因数校正和输出高频隔离型直流电压。本章提出的三相谐振型高频隔离型单级式AC-DC变换器具有三个谐振腔并联运行可以减小谐振电流,变压器的原边开关管可以实现零电压软开通,副边的二极管可以实现零电流软关断。采用与第四章同样的分析法,首先分析了谐振腔的频率响应特性,LLC谐振腔具有高通滤波器的特性,即可以抑制谐振腔的输入电压中的工频分量,使高频分量通过变压器传递到副边;在时域下,提出了基于正弦脉宽调制策略(Sine Pulse Width Modulation,SPWM)下的LLC谐振腔的分析法,理论计算得到中间直流母线电容与开关管上的电压应力。最后,通过MATLAB/Simulink仿真与原理样机进行了仿真与实验验证,仿真结果、实验结果均与理论分析的结果相一致,验证了本章提出的三相谐振型高频隔离型单级式AC-DC变换器的可行性与理论分析的正确性。综上,本文的主要研究工作是在谐振软开关式高频隔离型变换器的拓扑结构与分析上进行研究,首先对包括谐振变换器和移相全桥电路两种类型的高频隔离型DC-DC变换器进行研究,提出了一种混合调制的双路输出变换器拓扑结构;其次,提出了一种谐振软开关式单级式AC-DC变换器拓扑结构,对交错并联的输入电流纹波进行了具体的分析与推导,分析了LLC谐振腔的基波分析法、对LLC谐振腔的微分方程求解的时域分析法。最后,通过仿真与实验验证了提出的电路的可行性和理论分析的正确性。