推挽正激零電流轉(zhuǎn)換DCDC變換器的研究與實(shí)現(xiàn)

　　哈爾濱工業(yè)大學(xué)985工程二期項目“月球車與著陸器關(guān)鍵技術(shù)研究”需要一套不同等級且具有電氣隔離功能的直流穩(wěn)壓電源。在比較多種直流變換器拓?fù)涞膬?yōu)缺點(diǎn)以后，最終選定了推挽正激變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過在傳統(tǒng)推挽電路的變壓器原邊增加箝位電容，抑制了開關(guān)管電壓尖峰和電路的偏磁。 在研究變換器工作原理的基礎(chǔ)上，通過環(huán)流分析，結(jié)合PSPICE仿真，對電路中的關(guān)鍵參數(shù)的作用和確定方法進(jìn)行了探討：箝位電容的存在給變壓器漏感能量提供了釋放回路，抑制了開關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰，但箝位電容過大，將失去其對偏磁的抑制作用，因此選擇箝位電容時，應(yīng)折中考慮;變壓器原邊漏感會增大電路占空比損失，降低變壓器的利用率，應(yīng)盡可能減小。 控制方式采用峰值電流控制，由于常見的開關(guān)電源變換器的變壓器只有一個原邊繞組，設(shè)計內(nèi)環(huán)電流采樣電路時，只需采樣該繞組電流即可。然而理論分析表明，推挽正激變換器中，只采樣一個原邊繞組電流無法得到理想的斜坡信號。為此設(shè)計了采樣原邊兩個繞組電流差值的方案，避免了前者造成的次諧波振蕩。通過加入斜坡補(bǔ)償?shù)姆椒?，可以?shí)現(xiàn)變換器在占空比D 50%時穩(wěn)定工作，并且解決了電源輸出輕載或空載時的失控問題。 為了使電源同時滿足穩(wěn)定性、快速性、精確性的要求，建立了穩(wěn)態(tài)時的控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型，并對其進(jìn)行了仿真分析。分析發(fā)現(xiàn)，雖然系統(tǒng)滿足穩(wěn)定性和快速性的要求，但是其低頻增益小，穩(wěn)態(tài)誤差比較大。為此設(shè)計了滯后超前校正網(wǎng)絡(luò)，增大了低頻增益，同時使高頻干擾信號迅速衰減，使電源的穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)性能均滿足設(shè)計要求。 為了提高電源效率，探討了推挽正激變換器的軟開關(guān)實(shí)現(xiàn)方式，著重研究了零電流轉(zhuǎn)換（ZCT）方式的工作原理。通過在副邊增加諧振網(wǎng)絡(luò)，使開關(guān)管在零電流條件下開通和關(guān)斷，可以達(dá)到減小開關(guān)損耗，提高電源效率和可靠性的目的。 在理論分析基礎(chǔ)上，研制了24V/15A直流電源子模塊，對其進(jìn)行了實(shí)驗分析和考核，驗證了理論分析和設(shè)計思想的正確性，電源的各項性能指標(biāo)也達(dá)到了設(shè)計要求。