開關(guān)功率變換器的非線性研究與應(yīng)用.pdf

1、為提高功率密度、減小體積與成本,開關(guān)功率變換器正朝著高頻、大電流方向發(fā)展,采用常規(guī)的硬開關(guān)技術(shù)以及逐漸流行的軟開關(guān)技術(shù),其寄生的非線性開關(guān)瞬態(tài)特性尤為重要,一些以往不需要著重考慮的寄生效應(yīng)會(huì)對(duì)變換器的性能產(chǎn)生很大影響。為分析和優(yōu)化系統(tǒng)中的這些非線性問(wèn)題,需要對(duì)電路及關(guān)鍵器件進(jìn)行包括寄生參數(shù)的非線性建模。目前國(guó)際上針對(duì)開關(guān)功率變換器的系統(tǒng)建模方法主要基于傳遞函數(shù),注重電路的環(huán)路穩(wěn)定性分析,無(wú)法觀察系統(tǒng)在高頻開關(guān)下的瞬態(tài)特性。因此,本文對(duì)包

2、含關(guān)鍵寄生參數(shù)的開關(guān)功率變換器非線性建模、分析及優(yōu)化方法進(jìn)行研究,對(duì)高頻開關(guān)下的瞬態(tài)特性研究具有重要意義。
　　 本文提出了一種針對(duì)開關(guān)功率變換器瞬態(tài)特性分析的非線性建模方法,從功率MOS管等關(guān)鍵器件建模入手,研究了其Cdv/dt等瞬態(tài)特性,據(jù)此建立了單管單端反激、多管橋式以及零電壓軟開關(guān)Zeta三種具有代表性的功率變換器非線性模型,基于所建模型研究了系統(tǒng)瞬態(tài)寄生效應(yīng),并提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過(guò)搭建實(shí)測(cè)電路與樣機(jī),驗(yàn)證了所建模型的

3、穩(wěn)態(tài)與瞬態(tài)特性,理論計(jì)算與實(shí)測(cè)結(jié)果具有較高的吻合精度,同時(shí)也驗(yàn)證了所提出優(yōu)化設(shè)計(jì)方法的有效性。論文創(chuàng)新工作總結(jié)如下:
　　 (1)研究并建立了功率MOS管包含寄生參數(shù)的非線性數(shù)學(xué)模型,揭示了Cdv/dt效應(yīng)的產(chǎn)生機(jī)理,并提出了減小其所帶來(lái)柵極耦合電壓與振蕩的方法,提高了器件在應(yīng)用中的效率及可靠性。
　　 (2)研究并建立了對(duì)稱半橋變換器包含寄生參數(shù)的非線性數(shù)學(xué)模犁,據(jù)此深入分析了瞬態(tài)寄生效應(yīng)所帶來(lái)的附加開關(guān)損耗,并提出參