副边绕组自复位正激变换器实例及结果分析
摘 要
随着社会的进步与科技的发展，开关电源被广泛应用于电力电子产品。由于新能源发电、军事、采矿、通信等领域对变换器输入电压承受范围和效率要求较高，高效率、宽输入范围变换器得到广泛研究。本文分析了宽输入电压范围变换器的基本特征；总结了几类典型宽输入电压范围变换器；研究归纳了正激、反激、正－反激的特性。同时基于正激和反激变换器变库器副边工作特征，构造出一种适用于宽输入电压场合且兼具高效率的新型自复位正激变化器。
文章对现有的正、反激变换器磁复位电路进行了简单的原理分析，在对比各种复位方式优缺点的基础上，重点对复变自复位正激变换器拓扑进行了研究。该电路在开关管导通时，将电源能量传送到副边，在开关管关断期间，通过反激回路将存储在变压器励磁电感上的能量完全输出到负载，从而实现变压器的磁复位。通过深入分析自复位正激变换器的各种工作模态及能量传输模式，并结合状态平均法得出了各种模态的数学模型，并进行了对比仿真验证，再次基础上，提出副边自复位正激变换器原件参数的设计方法。
以理论分析即提出的方法为指导，研制了副边自复位正激变换器样机，对样机进行了轻重载实验研究，研究结果验证了理论分析的正确性及设计方法的可行性。
关 键 词：正激变换器，磁复位技术，高功率密度，宽范围
研究类型：应用研究
目录
1 绪论 3
1.1 选题背景及研究意义 3
1.1.1选题背景 3
1.1.2本课题的研究目的和意义 4
1.2 宽范围变换器拓扑研究现状及发展趋势 4
1.2.1宽范围变换器拓扑研究现状 4
1.2.2宽范围变换器复位技术的发展趋势 7
1.3本论文主要工作 8
2 正激、反激及正－反激变换器的研究 9
2.1正激变换器分析 9
2.1.1传统复位方式的正激变换器 9
2.1.2新型正激变换器 11
2.2反激变换器分析 13
2.2.1反激变换器漏感吸收拓扑 13
2.3正-反激变换器分析 15
2.4本章小结 16
3 一种新型正反激组合变换器的设计分析 17
3.1 新型正反激组合电路的工作原理及波形分析 17
3.2数学模型的建立 21
3.2.1 FFB-CCM过程 23
3.2.2 FFB-DCM过程 25
3.2.3 Flyback-DCM过程 26
3.2.4 Flyback-CCM过程 26
3.3仿真模型建立 27
3.3.1各模块搭建 27
3.3.2改进型正反激组合电路仿真波形 29
3.3.3传统正激变换器与改进型正反激变化器对比仿真 33
3.4 本章小结 36
4参数设计 37
4.1 交流输入模块 37
4.1.1输入滤波器选择 37
4.1.2 整流桥 37
4.1.3 保险丝选择 38
4.2 主功率模块 38
4.2.1 主功率变压器 38
4.2.2 功率开关管选择 47
4.2.3 输出二极管选择 48
4.2.4 输入输出电容的选择 49
4.2.5 电感的选择 50
4.3 控制模块 50
4.3.1 UC3845简介 51
4.3.2 UC3845周边元件选取 53
4.4电流电压反馈模块 53
4.4.1 TL431介绍 53
4.4.2光耦PC817 55
4.5本章小结 57
5 改进型正反激变换器实验及结果分析 58
5.1实验元件及参数 58
5.2实验结果分析 58
5.2.1 轻载实验波形 59
5.2.1 重载实验波形 65
5.3 本章小结 71
6 结论与展望 73
6.1 结论 73
6.2 展望 73
致谢 74
参考文献 75
1 绪论
1.1 选题背景及研究意义
1.1.1选题背景
随着电力电子技术的迅猛发展，其在通信电子行业、医疗领域、航天航空领域的应用越来越广泛。开关电源作为能量转换器件，应用尤为广泛。目前开关电源正朝着大功率、高效率。高可靠性方面迅猛发展。在开关电源的研发过程中，人们不断认识到，磁性元件除了可以实现能量的存储转换、电气隔离、滤波、检测等功能以外，还是影响输出电压纹波和动态性能的重要原因。为了达到提高开关电源的功率、效率以及输出电压精度的目的，在研究改善控制技术和电路拓扑以外，减小磁性元件的体积和重量以及减小磁性元件的损耗技术也具有很大的研究和应用价值[1]。开关电源应用场合中，有许多输入电压源电压在较宽的范围内变动，变化范围超过一般变换器所能承受范围，为了保证系统正常运行，需要运用特定宽输入电压范围的变换器。
太阳能发电装置输出电压受光照强度、温度、负荷等因素影响，造成输出变化范围很大，为了与后级并网逆变器提供稳定的直流电，这就需要一个能够承受宽输入电压范围的变换器。
此外，燃料电池输出电压由于受燃料种类、温度、电极等因素影响，输出电压往往在较宽范围变动，在实际运用中常将许多单体燃料电池串联起来，送样形成的电压范围会更宽。在风能发电领域，受风速随机不确定性的影响，直流发电机输出电动势变化范围也很大。
在通信领域，由于全球不同国家及地区电网电压等级不同，通信电源也要面临85V~265V电压范围的交流供电网络，这同样需要一个宽输入范围能力较强的变换器，解决这一问题的方案常常是采用BOOST PFC+DC-DC降压的两级式模式实现。
在军事应用领域，军事装备如飞机、特种战车、坦克等搭载的用电装置通常由发动机带动发电机发电，发动机转速变化具有
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