论文总字数：20006字

摘 要

如今，电力电子技术的发展与应用日趋频繁，而在此情况下，对电力电子器件进行轻、薄、小的改良是研究的热点。本文研究的三电平双管正激拓扑结构，沿袭了的双管正激拓扑的长处也即三电平双管正激拓扑结构没有桥臂短路的缺点，能大大减小器件损坏的几率，又由于双管正激拓扑能够将功率管上的电压钳位在输入电压。因此，在一些要求功率比较大的领域这种拓扑结构能够得到广泛的应用。同时三电平的结构能够减小电压、电流的纹波。

本文的整体流程如下：第一章先介绍本课题的背景意义然后比较探究了各个基本拓扑结构的优劣，结合三电平的优点改进传统双管正激变换器的拓扑结构，根据讨论结果确定三电平双管正激变换器作为选择的方案。第二章对三电平双管正激拓扑结构运行特点做了具体的分析和计算，具体探究了系统一整个工作周期的7个工作模态。第三章完成了三电平双管正激变换器的基本的参数设计。并用所设计的参数在第四章通过saber仿真软件进行仿真。

关键词：开关电源 交错并联 双管正激 saber仿真

Design and Research of Three - level Double - tube Forward Converter

ABSTRCT

Today, the development and application of power electronics technology is becoming more and more frequent, and in this case, the power electronics devices for light, thin, small improvement is a hot research. In this paper, the three-level double-tube forward topology is followed by the shortcomings of the traditional double-tube forward topology, that is, the three-level double-tube forward topology has no shortcomings of the bridge short circuit, which can greatly reduce the probability of damage to the device , And because the double-tube forward topology can make the voltage on the switch automatically clamped at the input supply voltage. Therefore, in some areas require relatively large power of this topology can be widely used. At the same time three-level structure can reduce the voltage, current ripple.

The whole process of this paper is as follows: The first chapter introduces the background significance of this topic and then explores the advantages and disadvantages of each basic topology, and improves the topology of the traditional double-tube forward converter in combination with the advantages of the three-level converter. Three-level double-tube forward converter as a choice of the program. In the second chapter, the seven working modes of the whole work cycle are explored. The third chapter completes the basic parameter design of the three-level double-tube forward converter. And with the design of the parameters in Chapter IV

through saber simulation software for simulation

Keywords: switching power supply, interleaving, two-transistor forward, simulation of saber

目录

摘要 I

ABSTRCT II

第一章 绪论 1

1.1本课题的研究背景及意义 1

1.2双管正激变换器的研究现状 3

1.3改进及设计 4

1.4 本课题的研究意义 6

1.5本文研究的主要内容 6

第二章 三电平双管正激变换器的工作原理分析 8

2.1主变换器的电路拓扑 8

2.2工作状态的分析 8

2.3电路特点分析 14

第三章 三电平双管正激变换器的参数设计 15

3.1样机的技术指标 15

3.2主电路参数设计 15

3.2.1主功率变压器的设计 15

3.2.2.开关管与二极管的选取 17

3.2.3.原边续流二级管的选取 17

3.2.4.副边整流管及续流管的选取 17

3.2.4输出滤波电感的设计 18

3.2.5滤波电容的设计 18

3.5本章小结 19

第四章 三电平双管正激变换器的SABER仿真 20

4.1概述 20

4.2仿真电路控制方式的介绍 20

4.3仿真电路控制策略的设计 22

4.4仿真电路 24

4.5仿真结果 24

4.6本章小结 28

第五章 总结与展望 29

5.1全文工作总结 29

5.2后续工作展望 29

结 语 31

参考文献 32

致 谢 33

第一章 绪论

1.1本课题的研究背景及意义

自电力电子技术问世以来，它就处在不断的发展与变革之中。现如今，在社会生产的众多领域，都离不开电力电子技术的支撑，它的运用范围也越来越大。但在电力电子器件与电网连接的过程中，需要通过整流装置。由于传统的整流器是一个非线性的系统，所以会产生比较多的谐波。如今电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一，减少谐波的污染、实现绿色电源势在必行，这就要求提高开关电源的使用效率。与此同时，当今世界能耗问题亟待解决，新能源技术得到越来越多的重视。但是伴随着新能源技术的是其输出电压的问题，由于其输出电压一般要求在比较大的区间里变化。在这种情况下一个具有较宽的调节区间，具有高效率，高功率密度，高可靠性且更加节能环保的变换器则显得尤为重要。

在此形式要求下，双管正激变换器则成为一个理想的选择。双管正激拓扑具有许多的优秀的特点,其中包括能使得开关管上的电压自动钳位于输入电压的大小。而双正管激的拓扑结构则解决了上述正激拓扑中开关应力过高的问题，而且仅仅依靠自身的电路拓扑就能解决磁复位的问题。另外，在全桥拓扑和半桥拓扑中，其每个桥臂都由一组二极管或一组开关管构成的，这样的结构比较容易发生桥臂直通的危险，产生的短路电流危及变换器的安全工作。但是双管正激拓扑结构中一个二极管与一个功率管被组合在同一个桥臂上，故而于拓扑来看它不会产生桥臂上短路的问题。而在推挽结构中，其最大的问题就是在电压型的控制中会存在偏磁问题。而双管正激变换器则没有此问题，因此其可靠性更高。在一个工作周期其中加到每一个功率管上的最大电压为V_in。在相同的情况下，其管子上最大电压仅为单管正激的一半。大大减小了功率管上的电压应力。由以上的分析比较可以知道，同半桥、推挽等拓扑结构相比，它的电路比较安全、可靠，因而成为了目前在工业中运用的比较多的一种结构。其也适合输出较低的场合，如在通信方面和计算机方面的应用，本文设计的变换器即工作在48V电压下。

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