变匝比变换器技术的研究

随着世界范围内能源消耗的不断增长,新能源被广泛应用到多种场合,包括航空航天发电系统、分布式发电系统以及独立式发电系统等。然而,对于这些新能源而言,其输出电压多半在很宽的范围内变化,因而能适应宽范围输入,在宽范围内均能有良好性能的变换器则显得尤为需要。本文提出了一种变匝比变换器技术,在提高输入电压适应范围的同时,效率、应力、纹波等易于优化,只增添少量器件,且新增器件的控制简单易行。首先,在移相全桥直流变换器的基础上,通过在其变压器二次侧增加少量器件,根据不同的输入电压调整变压器匝比,实现变匝比结构。详细地研究了匝比与变换器应力、软开关、效率等之间的关系;对变换器系统进行了详细的参数设计,确定了变匝比变换器的不同匝比;分析多种闭环控制策略,最终采用基于模拟芯片UCC3895的电压闭环PI控制策略;利用Saber仿真软件对系统进行了仿真验证,同时也试制了一台1000W原理样机,仿真与实验结果都验证了理论分析的正确性以及该变匝比技术的可行性。其次,本文又选取了有源箝位正激直流变换器作为变匝比技术的拓扑结构,在详细分析了有源箝位正激变换器的特性后提出变匝比方案,并进行了相应的系统参数设计以及不同匝比的选定;不同于变匝比移相全桥变换器的模拟控制方案,本系统选取了基于数字芯片DSP28335的电压闭环PI控制方案,详细介绍了数字PI的实现原理;使用Saber仿真软件进行了仿真验证,并制作了一台500W原理样机,进一步的完成实验验证,验证了理论的正确性。从而可知,变匝比变换器技术可以与大部分隔离变换器结合使用,具有一定的可塑性,可独立作为宽输入变换器的一种实现思路。最后,对本文的两种变匝比变换器进行了稳定性分析。在Buck变换器小信号模型的基础上建立了两种变匝比变换器的数学模型,根据其数学模型,分别建立了变匝比移相全桥变换器连续系统以及变匝比有源箝位正激变换器离散系统的开环传递函数,利用Matlab软件进行波特图的绘制,从而验证系统的稳定性。