基于全谐振LCC的高压高功率变换器-材料科学与工程专业论文.docx

万方数据 万方数据 独 创 性 声 明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作 及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方 外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为 获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与 我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的 说明并表示谢意。 签名： 日期： 年 月 日 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文 的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘， 允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全 部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描 等复制手段保存、汇编学位论文。 （保密的学位论文在解密后应遵守此规定） 签名： 导师签名： 日期： 年 月 日 摘 摘 要 万方数据 万方数据 摘 要 随着科学技术的发展，高压高功率电源在医疗检查、工业静电除尘方面的应用 越来越广泛，作为电子设备的动力之源，高压电源正在往高功率，高效率，小体 积的方向发展。提升开关频率是减小电源体积最直接的方法。以目前的发展水平 来看，制约开关频率提升的因素是半导体开关器件的损耗，它随着开关频率的提 升迅速增加，减小开关损耗是提升开关频率最有效的方法。 目前比较成熟的高压电源解决方案是频率调制方式的 LCC 谐振变换器。这种 方式利用电容电感构成谐振腔，令开关管在电流或电压谐振到零的时候进行开关 的切换，减小了开关损耗。由于谐振腔的谐振状态与负载电阻的大小有关系，这 种方式无法保证开关管在任意负载下都实现零电压或零电流的开关切换，开关频 率也因此受到限制（20kHz）。 本文在控制方式上进行改进，使用全谐振控制方式控制 LCC 谐振变换器。这 种方式检测谐振电流，在电流过零点控制开关管切换，保证了开关管在任意负载 下都能实现零电压或零电流的开关切换，极大的减小了开关损耗。同时针对这种 控制方式，利用计算机仿真软件 PSPICE，归纳出谐振电容和谐振电感与谐振频率 和负载的关系，将设计参数代入可获得需要的谐振电容和谐振电感的数值。在控 制环路上本文提出了一种高频补偿的方法，弥补了全谐振控制方式纹波较大的缺 点。最终通过仿真和实验，实现了开关频率 300kHz 的样机，缩小了高压高功率电 源的体积。同时 LCC 谐振腔的结构特点，利用了高压变压器的漏感和寄生电容， 降低了高压变压器的设计难度。 关键字：LCC，全谐振控制，超高频率 I ABSTRACT ABSTRACT 万方数据 万方数据 万方数据 万方数据 ABSTRACT With the development of science and technology, high-voltage high-power power supply is more and more widely used in electrostatic precipitation and medical diagnostic. As a source of power electronic equipment, high voltage power supply becomes higher power and efficiency and less volume. The most effective way to reduce the volume of power supply is increasing the switching frequency. Nowadays, according to the development of magnetic and dielectric materials, what restricts the switching frequency is the loss of the semiconductor switching devices, which increases rapidly with the increase in switching frequency. So the key to raise the switching frequency is to reduce the switching losses. The current mature solution of high-voltage power supplies is LCC resonant converter based on frequency modulation. The converter has a resonant tank consisted of inducta