資料介紹
哈爾濱工業大學985工程二期項目“月球車與著陸器關鍵技術研究”需要一套不同等級且具有電氣隔離功能的直流穩壓電源。在比較多種直流變換器拓撲的優缺點以后,最終選定了推挽正激變換器拓撲結構。通過在傳統推挽電路的變壓器原邊增加箝位電容,抑制了開關管電壓尖峰和電路的偏磁。 在研究變換器工作原理的基礎上,通過環流分析,結合PSPICE仿真,對電路中的關鍵參數的作用和確定方法進行了探討:箝位電容的存在給變壓器漏感能量提供了釋放回路,抑制了開關管關斷電壓尖峰,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,應盡可能減小。 控制方式采用峰值電流控制,由于常見的開關電源變換器的變壓器只有一個原邊繞組,設計內環電流采樣電路時,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。通過加入斜坡補償的方法,可以實現變換器在占空比D 50%時穩定工作,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定性、快速性、精確性的要求,建立了穩態時的控制系統數學模型,并對其進行了仿真分析。分析發現,雖然系統滿足穩定性和快速性的要求,但是其低頻增益小,穩態誤差比較大。為此設計了滯后超前校正網絡,增大了低頻增益,同時使高頻干擾信號迅速衰減,使電源的穩態和瞬態性能均滿足設計要求。 為了提高電源效率,探討了推挽正激變換器的軟開關實現方式,著重研究了零電流轉換(ZCT)方式的工作原理。通過在副邊增加諧振網絡,使開關管在零電流條件下開通和關斷,可以達到減小開關損耗,提高電源效率和可靠性的目的。 在理論分析基礎上,研制了24V/15A直流電源子模塊,對其進行了實驗分析和考核,驗證了理論分析和設計思想的正確性,電源的各項性能指標也達到了設計要求。
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