论文部分内容阅读
随着科学技术的发展,航空航天事业得以发展和进步,航天飞行器在其中扮演了重要角色,使用在航天飞行器上电子设备的种类和数量越来越多,用于飞行器上的通信以及科研设备需要提供能源,而光伏能源作为可用的能源之一,太阳能飞行器供电系统成为航天器能源系统中研究对象之一。传统谐振DC/DC变换器应用于宽范围输入的光伏场合中,存在频率变化范围宽、效率低、功率密度低等特点。为了解决这些问题,本文提出了全谐振式DC/DC变换器系统。
该系统采用两级均为谐振变换器的结构,前级为变频控制(PFM,Pulse Frequency Modulation)的非隔离型LCLC谐振变换器,采用可变励磁电感的方法实现升降压变换、扩展增益范围、提升高压输入时的效率;后级为定频工作的CLL谐振直流变换器(CLL-DCX,Direct Current Transformer),始终工作于谐振点,保持最优效率运行,负载的变化可通过调节前级开关频率使输出电压稳定。前后级均可实现软开关,即原边开关的零电压开关(ZVS,Zero Voltage Switch)及副边开关和二极管的零电流开关(ZCS,Zero Current Switch)。
本文首先进行前级非隔离型LCLC谐振变换器的分析和设计,对非隔离型LCLC谐振变换的工作原理进行分析,采用基波等效法分析了变换器的电压增益特性,并对其并联支路特性、死区时间和实现软开关条件进行了详细分析,设计了一台36V-110VDC输入、100VDC/200W输出的原理样机进行实验验证。其次对全谐振式DC/DC变换器系统进行研究,首先针对前后级特性不同,从效率优化出发选取了最优母线电压,然后对后级CLL-DCX变换器的特性进行了研究,应用同步整流技术以及平面变压器技术的基础上,对系统进行了仿真,最后设计了一台36V-110VDC输入,12VDC/200W输出的原理样机进行实验验证。
该系统采用两级均为谐振变换器的结构,前级为变频控制(PFM,Pulse Frequency Modulation)的非隔离型LCLC谐振变换器,采用可变励磁电感的方法实现升降压变换、扩展增益范围、提升高压输入时的效率;后级为定频工作的CLL谐振直流变换器(CLL-DCX,Direct Current Transformer),始终工作于谐振点,保持最优效率运行,负载的变化可通过调节前级开关频率使输出电压稳定。前后级均可实现软开关,即原边开关的零电压开关(ZVS,Zero Voltage Switch)及副边开关和二极管的零电流开关(ZCS,Zero Current Switch)。
本文首先进行前级非隔离型LCLC谐振变换器的分析和设计,对非隔离型LCLC谐振变换的工作原理进行分析,采用基波等效法分析了变换器的电压增益特性,并对其并联支路特性、死区时间和实现软开关条件进行了详细分析,设计了一台36V-110VDC输入、100VDC/200W输出的原理样机进行实验验证。其次对全谐振式DC/DC变换器系统进行研究,首先针对前后级特性不同,从效率优化出发选取了最优母线电压,然后对后级CLL-DCX变换器的特性进行了研究,应用同步整流技术以及平面变压器技术的基础上,对系统进行了仿真,最后设计了一台36V-110VDC输入,12VDC/200W输出的原理样机进行实验验证。