一、有源箝位零电压开关DC-DC变换器拓扑的研究（论文文献综述）
张宇锋[1]（2021）在《基于GaN功率管的高效AC-DC转换器芯片设计》文中研究指明手机功能的多样化,让我们的生活更加丰富多彩,但同时也带来了手机耗电量增加等问题。在不违背手机便携性的前提下,手机电池无法有效增加,因此只能通过实现更快的充电速度,去变相延长手机的续航能力。这就对手机电池适配器提出了各种各样的挑战。高效率和小体积已然成为现代适配器的发展趋势。小体积最好的解决方法是将系统开关管开关频率提高,这样可以有效减小外部无源器件的体积,从而大幅度减小适配器的体积。而传统反激变换器高频化局限于开关损耗和电磁干扰等问题。有源箝位反激式变换器的出现,将人们从原来KHz级别的开关频率带入到MHz级别,可以很好解决传统反激变换器高频化所带来的问题,这样就对功率器件提出了严苛的要求。而第三代宽禁带半导体（氮化镓）的问世,可以更好的适配有源箝位反激式变换器去实现高频工作。氮化镓具有电子迁移率快、击穿场强高、热导率高、电子饱和迁移率高和尺寸小等特点,成为功率器件的首选材料之一。本文基于GaN功率管的AC-DC转换器,提出了一种电容隔离的原副边集成的有源箝位反激式变换器芯片。该系统采用有源箝位架构,能够在提高效率的同时将芯片外部的无源器件体积尽可能的减小。通过原副边全集成技术,将原边控制芯片、副边控制芯片和高边驱动芯片集成在了一起,减少因多芯片共同工作带来的芯片寿命不同的问题。采用电容隔离,传输速率快,抗电磁干扰强,功耗低。整体系统采用滞环控制,环路结构简单,动态响应迅速。本文采用Magnachip的700V耐高压的BCD工艺（特征尺寸为0.8μm）来进行设计,并且通过前仿、版图设计和后仿,来验证系统的参数设计指标的合理性。结果表明,此设计开关频率高达1.5MHz,峰值效率达到96%,四点平均效率达到92%,纹波<1%。
骆滔[2]（2021）在《融合双向高增益DC/DC变换器的锂电池柔性储能系统研究》文中提出社会经济高速发展不可避免地带来了环境污染与资源短缺的问题,各国大力推广太阳能、风能、潮汐能等可再生能源来应对全球能源危机,而储能技术是实现这些可再生能源综合运用的关键技术之一,锂电池具有能量密度高、循环寿命长、环保绿色等优点,广泛应用于电动汽车、不间断电源系统（Uninterrupted Power System,UPS）、分布式储能、通信基站以及智能电网系统等储能领域。单体锂电池工作时,其电压和容量难以满足储能应用需求,通常选择多节锂电池串、并联成组的方式来为负载供电,但是锂电池成组应用时,会因单体锂电池内部性能的差异造成其工作特性的不一致,导致锂电池之间能量分配不均,并且锂电池之间采用硬连接方式,单体电池发生故障时很难退出,影响整个锂电池组的安全性和可靠性。基于以上问题,本文提出了一种柔性储能系统,以两节锂电池作为储能单元,通过双向高增益DC/DC变换器抬高电池电压,达到48V稳定输出的功率需求,较好地适用于低速电动车储能系统。本文首先分析了不同种类的锂电池的特性差异,选取三元锂电池作为低速电动车的储能单元,在间歇性充放电实验的基础上,综合分析锂电池的充放电特性,获取了电池荷电状态（State of Charge,SOC）与开路电压（Open Circuit Voltage,OCV）的特征曲线,同时对双向高增益DC/DC变换器进行拓扑选取、原理分析以及主要元器件参数设计,重点分析了变换器放电模式下的软开关实现与副边换流条件。并在Saber软件上进行仿真实验验证,根据仿真结果验证了理论分析的正确性。其次,完成了主电路中的开关管、磁性元件、驱动芯片等器件的选型,设计了主功率回路、驱动电路、供电电路等主要功能电路,最后在PCB板上进行合理布局;借助TMS320F28027DSP芯片完成整个系统各部分的数字控制,编写SOC估计算法与PID闭环控制程序。根据前文的理论分析与仿真论证,研制出一台功率为300W的实验样机,通过实验平台测试样机各项指标,结果表明该柔性储能系统能够实现锂电池的高增益输出以及电池组间的柔性连接。
王睿哲[3]（2021）在《单相零电压开关车载充电器的研究》文中研究表明车载充电器作为电动汽车动力系统的关键组成部分,效率是其重要的指标。车载充电器一般由前级功率因数校正（PFC）电路和后级隔离DC/DC变换器构成,分别实现单位功率因数校正和电池充电控制。前级的PFC电路一般为硬开关,开关损耗制约前级PFC电路的转换效率和功率密度;同时后级移相全桥电路存在软开关范围受限等问题,造成变换效率下降。为了提高车载充电器转换效率和功率密度,本文将有源箝位软开关技术引入车载充电器中,实现前级PFC电路的软开关运行,同时扩展全桥移相DC/DC变换器的软开关范围。论文提出了一种单相软开关车载充电电路及软开关调制策略（ZVS-PWM）,分析了软开关车载充电电路的工作原理,推导了软开关工作的条件,给出了辅助支路开关管在不同功率下的占空比的选择范围。在理论分析的基础上,设计并搭建了额定功率3.3k W开关频率为75k Hz的单相软开关车载充电器实验模型,并进行了原理验证。实验表明车载充电器的开关管在较宽的工作范围内能够实现零电压开通,全桥移相DC/DC变换器的软开关范围得到了扩展,额定工作点整机效率达到97%。
张玥[4]（2020）在《电流源型双有源桥式直流变换器调制与控制方法研究》文中认为双有源桥式直流变换器（Dual-active-bridge DC/DC converter,简称DAB DC/DC converter）具有效率高、软开关、双功率方向等优点,在新能源汽车中具有广泛的应用前景。其中的电流源型双有源桥式直流变换器（Current-fed dual-active-bridge DC/DC converter,简称CF-DAB DC/DC converter）是一种具有低输入电流纹波和直接电流控制能力的拓扑。这种拓扑是新能源汽车中直流变换器的理想解决方案。然而,电流源型双有源桥式直流变换器仍然面临几个具有挑战性的问题:由变压器漏电感造成的电压尖峰问题、电流源型单元侧的环流问题、电感参数补偿问题等。现有的双有源桥式直流变换器调制方案,主要是针对电压源型双有源桥式直流变换器。因此,为进一步提高电流源型双有源桥式直流变换器的控制性能并拓展其应用,本文以该拓扑为研究对象,主要围绕调制策略和控制方法的优化展开研究。论文主要研究内容与创新成果如下:1.针对电流源型双有源桥式直流变换器由变压器漏电感造成的电压尖峰问题,本文提出了一种解耦的双脉冲宽度调制（Decoupled dual-PWM）策略。在无需使用额外的辅助电路情况下,双脉冲宽度调制策略可以对变压器漏电感进行适当的预充电,从而避免由变压器漏电感造成的电压尖峰问题。在轻负载工作情况下,双脉冲宽度调制策略可以有效抑制电流源型单元侧的环流,从而提高变换器在宽负载范围内的效率。双脉冲宽度调制策略可以根据变换器的瞬时输入电感电流,灵活地调整电压源型单元侧开关器件的开通时刻和开通时长。与现有调制策略相比,双脉冲宽度调制策略有效地降低了变压器漏电感电流峰值、电流源型单元侧的环流和相应的损耗。同时,解耦的双脉冲宽度调制策略避免了电流源型单元侧占空比和电流压型单元侧占空比之间的相互耦合,实现了变换器升压比与变压器漏电感、负载条件之间的解耦。这样将会有助于简化后续变换器控制回路的设计。本部分工作详细阐述了该调制策略的设计过程、功耗分析和实现方式。针对所提出的调制策略,本部分工作基于TI TMS320F28335数字信号处理器,实现数字控制,并搭建了无需额外辅助电路的电流源双有源桥式直流变换器的原理样机。本部分工作通过更深入的实验,验证了所提出的调制策略的有效性。2.电流源型双有源桥式直流变换器的电感参数补偿问题目前仍缺少研究。本部分工作的电感参数补偿问题主要是围绕输入电感和变压器漏电感两个对象。针对变压器漏电感的参数差异性和不确定性问题,本部分工作提出一种新的变压器漏电感的参数补偿方法。该方法不需要额外的高精度电流传感器以测量流经变压器漏电感的瞬时电流。针对变压器漏电感的参数差异性问题,该方法提供了灵活调节的映射输出电压,可以根据不同子模块之间变压器漏电感参数的差异性而单独调节。针对变压器漏电感的参数偏移（不确定性）问题,该方法在参数估计的基础上可以进行补偿,从而进一步提高变换器的闭环控制的稳定性,并实现电流源型单元侧环流的抑制和开关器件上电流应力最小化。此外,本部分工作还针对输入电感的参数偏移（不确定性）问题进行深入分析和研究,通过占空比预测控制的方法解决该问题。针对本部分所提出的几种参数补偿方法,本部分工作搭建了输入为并联结构的电流源型双有源桥式直流变换器原理样机。通过更深入的实验,本部分工作验证了所提参数补偿方法的有效性。3.目前,电流源型桥式单元在三端口类型的磁耦合型有源桥式直流变换器中的应用还很有限。其原因主要是由于电流源型桥式单元中变压器漏电感电流换向的问题。针对这一问题,本部分工作提出了一种适用于包含电流源型全桥单元的磁耦合型三端口有源桥式直流变换器的调制策略。该调制策略可以实现变压器漏电感电流的提前换向、电流源型桥式单元开关器件的软开关操作和环流最小化。针对所提出的调制策略,本部分工作搭建了包含电流源型全桥端口的磁耦合型三端口有源桥式直流变换器的原理样机,并通过实验验证了所提调制策略的有效性。4.脉动直流母线调制策略可以最大限度地减小直流母线上电容的容值,从而为利用薄膜电容器代替电解电容器提供可能。本部分工作将电流源型双有源桥式直流变换器的研究扩展至脉动直流母线的场合。本部分工作提出了一种适用于连续脉动直流母线电压的电流源型DC/AC系统的调制策略。在直流母线电压为连续脉动的情况下,该调制策略仍然可以同时实现变压器漏电感电流的提前换向、电流源型桥式单元的开关器件的软开关操作和环流最小化。此外,在负载情况发生变化时,该调制策略同样适用。针对所提出的调制策略,本部分工作搭建了连续脉动直流母线电压的电流源型DC/AC系统的原理样机。通过实验,本部分工作验证了所提调制策略的有效性。
惠海[5]（2020）在《基于氮化镓器件的有源箝位反激变换器分析与设计》文中研究指明开关电源的发展要求在提高频率减小体积的同时能进一步提升效率,氮化镓（GaN）器件作为第三代宽禁带半导体器件,具有比传统硅器件更优异的性能。有源箝位反激拓扑通过增加谐振环路,使漏感能量得以利用,大大提高了反激式变换器的效率。因此,对基于氮化镓的有源箝位反激变换器研究具有重要意义。论文根据规定的功能和性能指标要求,提出了一种应用于MHz级高频应用场合下基于氮化镓器件的有源箝位反激开关电源系统方案。通过对GaN器件的自身特性及驱动方式进行分析,指出在使用GaN器件作为变换器的开关器件时,应尽量减小驱动回路中的寄生电感并合理选择驱动芯片。其次,对有源箝位反激变换器各模式下的工作原理进行了深入分析;推导得出有源箝位反激变换器中的基本关系式;指出无论在哪种模式下原边电感电流必须反向过零才能稳定实现主开关管的ZVS;变换器工作在DCM下才能实现副边二极管的ZCS;因此使变换器工作在原边电感电流过零DCM下时可提高变换器整体效率;接着,根据设计指标、工作模式及氮化镓器件工作时损耗分析,对主功率电路中的各主要器件参数进行设计及器件选型,并对高频下的控制电路进行分级设计,同时对GaN的供电电路、驱动回路及主功率部分的PCB布局进行了详细设计。最后,基于Simetrix仿真软件搭建了仿真平台,对所设计的参数进行了电路闭环仿真,验证了理论分析的正确性。研制样机并进行了实验研究,结果表明:在给定输入电压和负载电阻动态范围内,变换器峰值效率可达96.28%,且达到了给定的性能指标要求并具备较高的功率密度,说明了理论分析及设计方法的正确性。
段森[6]（2020）在《基于耦合电感的零纹波高增益DC/DC变换器研究》文中研究说明经济的发展往往离不开能源的消耗,当前随着全球经济的快速发展,能源危机问题日益突出,并且传统能源的大量使用对环境造成了恶劣的影响,而破解能源危机与环境问题的关键在于大力发展清洁可再生能源。近年来以太阳能、燃料电池为基础的新能源发电系统受到广泛关注,然而光伏电池板、燃料电池的输出电压等级较低,无法直接满足并网逆变器输入侧电压等级的要求,因此需要一种具有较高电压增益的DC/DC变换器将新能源输出侧的低电压转换成并网逆变器输入侧需要的高电压。将耦合电感加入到传统直流升压斩波电路中可以有效扩大电压增益并改善二极管的反向恢复问题,因此研究含有耦合电感的高增益DC/DC变换器具有重要意义。论文首先介绍了课题研究背景及目前高增益DC/DC变换器的研究现状,同时给出了抑制电流纹波的常用方法。接着,为了提高变换器的电压增益,降低器件电压应力,在基本耦合电感型DC/DC变换器的基础上,提出了一种含双倍压单元的耦合电感型高增益DC/DC变换器。详细分析了该变换器的工作原理和工作性能,并给出了与传统Boost变换器、基本耦合电感倍压单元DC/DC变换器的性能比较情况。结果表明所提新型变换器通过引入双倍压单元和无源箝位电路,具有电压增益高、开关器件电压应力低的优点,最后通过实验对理论分析进行了验证。然后,为了降低变换器输入电流纹波,在上述高增益DC/DC变换器基础上,分别引入耦合电感纹波抑制单元和无源零纹波单元,提出了耦合电感倍压单元零纹波高增益DC/DC变换器和含双倍压单元的无源零纹波高增益DC/DC变换器。详细分析了两种变换器的工作原理及静态性能,并对比分析了两种纹波抑制方法的优缺点以及两种变换器的电压增益和器件电压应力情况。最后分别通过MATLAB仿真和实验来验证理论分析的正确性。最后,为了进一步提高变换器的功率密度,在上述所提含双倍压单元的无源零纹波高增益DC/DC变换器基础上,提出了一种改进型三绕组零纹波高增益DC/DC变换器。该变换器简化了纹波抑制单元和倍压单元的电路结构,分析结果表明该新型变换器在保留高增益、零纹波和低电压应力等特点的同时减少了耦合电感使用数量,具有更高的功率密度以及更低的电路成本。最后通过实验验证电路的可行性。该论文有图66幅,表7个,参考文献81篇。
余泽汇[7]（2020）在《宽增益双向DC-DC变换器及其软开关技术研究》文中认为在多能源混合发电、电动汽车和直流微网等需要储能系统的应用场合中,将蓄电池或超级电容等装置接入高电压等级直流母线往往需宽电压增益、高效率的双向DC-DC变换器。本文以宽增益双向DC-DC变换器电路拓扑及其软开关技术为研究对象,分析了该类拓扑的构造思路以及衍生方法,研究并提出两种宽增益双向DC-DC变换器及其宽软开关范围实现方式。首先,本文基于单移相的调制方式介绍了电压型双有源桥DC-DC变换器的工作原理,并根据其工作状态推导变换器的功率传输特性、软开关范围等稳态性能,分析了端口电压不匹配工况对变换器性能的影响。接着介绍了电流型双有源桥DC-DC变换器及其特性,该结构通过PWM（Pulse Width Modulation,PWM）加移相调制方式以及低压侧的交错并连结构实现电压匹配,但软开关条件也因此变得复杂。最后通过仿真验证了理论分析的准确性,总结了基本双有源桥变换器的优缺点,为新型宽增益双向DC-DC变换器及其软开关技术的构造提供基础和方向。其次,本文针对已有宽增益应用场景下低压侧电源电流纹波大、高压侧开关管电压应力大的问题,提出了基于次边叠加的耦合电感双向DC-DC拓扑。变换器低压侧采用交错并联结构减小输入电流纹波,高压侧通过耦合电感将全桥结构与低压侧拓扑叠加输出,在拓宽变换器增益范围的同时减小开关管应力。此外,结合该结构提出了基于端口差分电压的全范围软开关实现方式,提高变换器的效率。在分析变换器的运行原理、功率传输特性、电压增益、软开关范围等稳态性能基础上,通过实验验证了该变换器的可行性。最后,本文针对多种低压能源量与高压直流母线的功率接口中磁性元件与开关器件数量多、损耗高的问题,提出的基于复合结构的多有源桥双输入双向DC-DC拓扑,通过开关管复用的方式实现不同的低压电源串联或单独运行达到宽范围电压增益与能量流动分配。此外,结合该结构提出了基于电压主动匹配的控制型软开关技术,实现主要开关管的全范围软开关以及辅助管的宽范围软开关。在分析变换器基本工作特性的基础上,通过谐波分析法对变换器的非正弦周期电压电流型号进行统一建模完成变换器的参数设计与损耗模型,最后结合实验波形对变换器性能进行评估与讨论。
施科研[8]（2020）在《高效率背靠背变换拓扑与控制的研究》文中研究说明三相背靠背变换器被广泛应用于不间断电源、电机变频驱动等工业场合。背靠背系统通过前级整流器和后级逆变器两级变换结构给负载供电,其能量变换效率是系统重要指标之一。传统的基于硅器件的背靠背变换器由于采用硬开关工作方式,开关损耗大,因而开关频率受限,造成无源元件体积上升和音频噪声。本文主要从功率器件和电路拓扑两方面出发研究了背靠背变换器的高效率变换技术。本文首先将混合模块引入到两电平和三电平背靠背变换器之中,分析了混合模块对两电平和三电平电路的效率提升效果。根据T型三电平电路不同工作模式的换流特点,设计了混合模块的与硅模块的不同组合方式,并根据损耗模型对采用混合模块和硅模块的背靠背变流器在不同开关频率下的系统效率进行了评估。本文提出了一种能够同时适用于三相四线制背靠背变换器中的PWM整流器和逆变器的统一控制方案,该控制方案能够缩短控制系统开发周期,简化程序代码的调试和维护工作。除了从功率器件方面减少损耗提升系统效率,还可以考虑从变换器拓扑结构的角度来提升背靠背系统的效率。直流侧谐振型软开关电路的辅助电路结构简单,更加适合应用于多相电路中。本文提出了一种三相四线制零电压开关背靠背变换器拓扑,在该拓扑中,整流侧和逆变侧通过共用一个辅助谐振支路,能够同时实现所有开关器件的零电压开通,有效减少开关器件的开关损耗,提升系统效率。本文首先分析了零电压开关背靠背变换器电路的工作原理,提出了一种边沿对齐的脉宽调制（EA-PWM）策略,采用该调制策略辅助开关在每个开关周期内只需动作一次就能实现所有开关的零电压开通,能够有效降低辅助电路的损耗并减轻其控制复杂度,同时该调制策略适用于不同功率因数、不平衡负载以及非线性负载等复杂工况。此外,本文建立了三相四线制零电压开关背靠背变换器的损耗模型,并基于该损耗模型对50kVA实验样机进行了效率优化,包括功率器件选型、谐振参数优化设计、滤波电感优化以及关键换流回路母排设计等。最后通过实验验证了电路的软开关工作和电路基本功能,实验结果表明该软开关技术能够显着提升背靠背变换器的变换效率。相比传统硅器件,SiC MOSFET具有更加优异的开关性能,同时其开关损耗中开通损耗的比例远大于关断损耗,因此将其应用于零电压工作的软开关电路中,能够消除大部分的开关损耗,从而更好地发挥软开关电路的优势,进一步提升系统效率和功率密度。为评估碳化硅器件对三相四线制零电压开关背靠背变换器的效率提升效果,分析比较了不同开关频率下采用SiC MOSFET的三相四线制零电压开关背靠背变流器与传统硬开关电路的效率。搭建了一台基于SiC MOSFET器件的10kW三相四线制零电压开关背靠背变换器样机,并与硬开关背靠背变换器在开关器件电压应力和效率方面进行了实验比较。最后对软开关变换器的扩展应用进行了讨论。
秦伟[9]（2019）在《电流源型全谐振高频高效率DC/DC变换方法研究》文中进行了进一步梳理电能从电网到信息系统中的各种芯片负载和设备,需要完成从高压到低压的转换。而从较高的直流母线给信息系统中各种低压的数字和模拟负载供电,业界广泛采用可靠、灵活、可扩展性强的中间母线供电架构。这一架构包含两级功率变换,前级的中间母线变换器将48V或者24V变换成12V左右的中间电压母线并实现电气隔离,后级的负载点变换器将中间电压母线变换成负载所需要的电压。在该架构中,提高前级母线变换器的效率和功率密度对实现应用系统中相关设备的轻量化、小型化十分关键。本文以中间母线变换架构中的母线变换器为研究对象,针对适用于小功率DC/DC应用的高频单管全谐振软开关拓扑及其控制策略进行了深入研究和探讨,主要包含以下内容:针对现有隔离型谐振软开关拓扑方案复杂的问题,首先揭示了现有电压源输入型软开关谐振腔的内在限制,由此提出了电流源输入型和电流源输出型单管全谐振单元以突破这一限制。在此基础上推演出系列单管电流源型全谐振正激电路拓扑族。所提出的单管谐振正激拓扑能实现零电压零电流全软开关（Zero-Voltage and Zero-Current Switching,ZVZCS）特性,且占空比和工作频率固定,能始终工作在最佳工作点,为小功率应用场合提供了高效的单管谐振拓扑方案。此外,本文还提出单管全谐振单元的组合和扩展方法,进而推演出一族能够实现开关管零电压开通和零电流关断的全谐振软开关拓扑,该族拓扑能够适应不同功率和电压等级的中间母线供电架构的应用需求。文中详细分析了所提出的新型全谐振单元的电气特性和参数设计方法,并通过仿真和实验证明了所提出全谐振单元的可行性和有效性。基本的单管谐振正激电路具有结构简易性和ZVZCS全软开关特性,但是其利用开关管结电容电压实现变压器磁复位的方式带来了开关管电压应力过高的问题,因而较适合低压输入应用场合,对于输入电压较高的场合,电路需要采用耐压较高的器件。针对这一问题,本文研究了利用变压器箝位绕组和箝位二极管对开关管两端电压进行箝位的无源箝位方法,并提出了适合降压应用场合的电流源输入型副边箝位谐振正激电路。该拓扑通过输出电压对开关管两端的电压进行箝位,开关管电压应力小,且保持了基本单管全谐振正激电路的ZVZCS软开关特性,高频工作时能够取得较高的转换效率。对单管谐振正激电路采用无源箝位的方法可以优化器件的应力,但其占空比受限于0.5,导致效率的提升有限,并且漏感与结电容的振荡弱化了箝位效果。为了进一步提高单管谐振电路的效率性能,消除高频振荡,降低尖峰电压应力,本文提出了电流源输入型有源箝位谐振正激电路,该拓扑利用一个辅助开关管和箝位电容对开关管两端的电压进行箝位,相较于无源箝位谐振正激变换器而言电路的ZVZCS性能更优且箝位电路的损耗更小。同时电路可以实现大于0.5的占空比,电流有效值小,有利于提高满载效率。另一方面,利用箝位电容电压随控制参数灵活变化的特性,本文进一步地提出一种变导通时间控制策略,通过在不同负载下改变电路的导通时间,该策略巧妙地解决了轻载时全谐振DC/DC变换器中变压器磁芯损耗比重太大的问题,大幅提高了轻载效率。最后通过实验证明了所提出的功率变换方法能有效提高电路全负载范围的效率性能。单管谐振正激电路原边或者副边开关管的电压应力不能被很好地箝位,因而其启动过程不仅存在传统谐振电路面临的谐振腔电流应力问题,还存在开关管的电压应力问题,这一额外的电压应力问题限制了传统软启动方法的应用。针对单管谐振正激电路的启动,本文提出了一种利用开关器件恒流工作区的软启动方法,在实现输出电压缓慢建立的同时,减小了启动过程中谐振腔的电流过冲以及开关管的电压过冲。并且,该软启动方法还能推广应用至双端谐振拓扑的启动中。
何宁[10]（2019）在《碳化硅零电压开关三相逆变器的研究》文中提出三相逆变器广泛应用于风力发电系统、光伏发电系统、不间断电源、电动汽车、轨道交通和变频器等场合。近年来,SiC MOSFET器件因其优越的性能受到关注。然而,当工作频率高于50kHz时,SiC MOSFET的开关损耗随开关频率的增加亦快速增长,SiC MOSFET三相逆变器的效率迅速下降。为进一步提升SiC MOSFET三相逆变器的效率和功率密度,软开关技术是一种值得探讨的方案。本文研究了零电压开关技术对SiC MOSFET三相逆变器的效率和功率密度的影响。开展了基于SiC MOSFET器件的硬开关三相逆变器和零电压开关三相逆变器的比较研究。对两种SiC三相逆变器在不同开关频率下的损耗分布、无源元件体积进行了对比,并提出了效率硬度的概念以衡量不同逆变器的高频工作特性。分别建立了额定功率20kW的SiC MOSFET硬开关三相逆变器和SiC MOSFET零电压开关三相逆变器实验模型,对理论分析进行验证。理论分析和实验均表明,在相同的效率水平下,SiC零电压开关三相逆变器可以工作于更高的开关频率并获得更高的功率密度。为减小SiC MOSFET零电压开关三相逆变器开关器件的电压应力,本文分析了零电压开关三相逆变器的关键换流回路,建立了主开关直通阶段结束时关断引起的回路振荡的数学模型,提出了低寄生电感七开关SiC功率模块的方案,研制了七开关SiC功率模块,并将其应用于零电压开关三相逆变器实验模型进行了验证,实验表明七开关SiC功率模块可以有效抑制主开关器件电压应力。论文还介绍了谐振电感的优化设计,通过采用分布式气隙和优化绕组厚度可以有效减小谐振电感损耗。为提升传统硬开关三相四线制逆变器的效率,本文提出了零电压开关正弦脉宽调制方法。基于桥臂上、下管的换流特性以及三相桥臂输出电流极性,提出了适用于不同输出电流极性组合的统一零电压开关正弦脉宽调制方法。结合电路工作过程,推导了零电压开关三相四线制逆变器中三相主开关和辅助开关的零电压开关条件,并详细分析了几种典型负载情况下的零电压开关条件。建立了基于SiC MOSFET器件的硬开关三相四线制逆变器和零电压开关三相四线制逆变器损耗模型,结合谐振参数设计,对两种SiC三相四线逆变器在不同开关频率下的损耗分布进行了分析和对比。搭建了 SiC MOSFET零电压开关三相四线制逆变器实验模型并进行了实验验证,实验表明零电压开关正弦脉宽调制方法可以实现所有主开关和辅助开关的零电压开通,并显着提高三相四线制逆变器的效率。最后对本文的工作进行了总结,简述了本文的主要贡献,并对后续工作作出展望。
二、有源箝位零电压开关DC-DC变换器拓扑的研究（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、有源箝位零电压开关DC-DC变换器拓扑的研究（论文提纲范文）
（1）基于GaN功率管的高效AC-DC转换器芯片设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 AC-DC适配器架构 |
| 1.2 GaN功率管优势 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 论文的主要工作 |
| 1.5 本文的创新点 |
| 1.5.1 电容隔离 |
| 1.5.2 全集成控制 |
| 1.5.3 滞环控制模式 |
| 2 有源箝位反激式变换器工作原理 |
| 2.1 有源箝位反激式拓扑方案的必要性 |
| 2.1.1 准谐振反激式变换器 |
| 2.1.2 软开关的出现 |
| 2.1.3 有源箝位反激式变换器 |
| 2.2 环路控制方式 |
| 2.2.1 电压型控制模式 |
| 2.2.2 电流型控制模式 |
| 2.2.3 滞环控制模式 |
| 2.2.4 各种控制模式的比较 |
| 2.3 脉冲调制方式 |
| 2.3.1 脉冲宽度调制(PWM) |
| 2.3.2 脉冲频率调制(PFM) |
| 2.3.3 跳脉冲调制(PSM) |
| 2.3.4 各种控制模式的比较 |
| 2.4 隔离方式 |
| 2.4.1 光耦隔离 |
| 2.4.2 电感隔离 |
| 2.4.3 电容隔离 |
| 2.4.4 各种隔离方式的比较 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 系统性设计 |
| 3.1 系统定义 |
| 3.2 系统主要架构 |
| 3.2.1 系统控制图和芯片PIN脚描述 |
| 3.2.2 系统主环路控制 |
| 3.2.3 系统工作原理 |
| 3.3 有源箝位原理 |
| 3.3.1 死区时间设计 |
| 3.3.2 开关管导通时间设计 |
| 3.3.3 箝位管导通时间设计 |
| 3.4 电容隔离方式 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 核心电路设计 |
| 4.1 芯片整体划分 |
| 4.2 有源箝位模块设计 |
| 4.2.1 开关管开通时间控制电路设计 |
| 4.2.2 箝位管导通时间控制电路设计 |
| 4.3 模式控制模块设计 |
| 4.3.1 RUN信号控制模块 |
| 4.3.2 频率检测模块 |
| 4.3.3 阈值电压产生模块 |
| 4.3.4 开关次数控制模块 |
| 4.4 其他模块 |
| 4.4.1 取电模块 |
| 4.4.2 上电复位模块 |
| 4.4.3 隔离模块 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 系统性仿真和版图设计 |
| 5.1 系统性仿真 |
| 5.1.1 仿真环境的搭建 |
| 5.1.2 系统的稳态仿真 |
| 5.1.3 系统的切载仿真 |
| 5.2 版图设计 |
| 5.3 系统后仿 |
| 5.4 系统封装 |
| 5.5 比较 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 总结和展望 |
| 6.1 存在的问题 |
| 6.2 未来研究展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）融合双向高增益DC/DC变换器的锂电池柔性储能系统研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究目的与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 锂电池SOC估计的研究现状 |
| 1.2.2 双向DC/DC变换器在储能系统中的研究现状 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 锂电池柔性储能系统方案设计 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 锂电池分类概述 |
| 2.3 锂电池充放电特性分析 |
| 2.3.1 电池SOC与开路电压OCV的关系 |
| 2.3.2 电池充放电状态标定 |
| 2.3.3 间歇性充放电实验 |
| 2.4 双向高增益DC/DC变换器拓扑原理分析 |
| 2.4.1 双向高增益DC/DC变换器拓扑选择 |
| 2.4.2 隔离型双向DC/DC变换器的工作原理 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 实验样机设计 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验样机参数设计 |
| 3.2.1 实验样机结构 |
| 3.2.2 变压器匝比 |
| 3.2.3 输出滤波电感设计 |
| 3.2.4 输出电容 |
| 3.2.5 功率开关管 |
| 3.2.6 变压器磁芯设计 |
| 3.3 Saber仿真验证 |
| 3.3.1 实验电路参数设计 |
| 3.3.2 实验结果分析 |
| 3.4 系统硬件设计 |
| 3.4.1 主控制芯片及外围电路 |
| 3.4.2 驱动电路设计 |
| 3.4.3 均衡信号放大电路 |
| 3.4.4 采样电路与保护电路 |
| 3.4.5 供电电路 |
| 3.4.6 PCB设计 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 系统软件设计 |
| 4.1 主程序设计 |
| 4.2 软启动程序 |
| 4.3 SOC估算程序 |
| 4.4 PID程序设计 |
| 4.4.1 增量式PID |
| 4.4.2 PID参数整定 |
| 4.4.3 PID控制流程 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 实验结果 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验环境与300W实验样机数据 |
| 5.2.1 实验平台与实验样机介绍 |
| 5.2.2 变换器相关波形 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 后续工作与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 个人简历、在学期间发表的学术论文及取得的研究成果 |
（3）单相零电压开关车载充电器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景 |
| 1.1.1 碳化硅器件的优势 |
| 1.1.2 车载充电器的效率和功率密度研究现状 |
| 1.2 本文研究意义和研究内容 |
| 第2章 单相车载充电器ZVS-PWM调制方法研究 |
| 2.1 拓扑及调制方法 |
| 2.1.1 ZVS车载充电器拓扑 |
| 2.1.2 ZVS-PWM调制方法原理 |
| 2.2 电路工作阶段分析 |
| 2.3 零电压开关条件分析推导 |
| 2.4 辅助开关管关断占空比计算 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 单相ZVS车载充电器样机的设计与实现 |
| 3.1 损耗分析 |
| 3.1.1 硬开关车载充电器损耗模型 |
| 3.1.2 ZVS车载充电器损耗模型 |
| 3.1.3 损耗分析 |
| 3.2 软开关车载充电器的设计 |
| 3.2.1 电网侧滤波电感 |
| 3.2.2 直流母线电容计算 |
| 3.2.3 移相全桥变压器设计 |
| 3.2.4 DC/DC输出滤波器设计 |
| 3.2.5 谐振参数设计 |
| 3.2.6 车载充电器功率电路布局设计 |
| 3.2.7 车载充电器开关管选择 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 单相ZVS车载充电器样机实验验证 |
| 4.1 实验验证 |
| 4.2 额定输出点效率测试 |
| 4.3 关键无源元件温度测试 |
| 4.4 电网电流谐波含量分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.1 软开关条件有关公式推导 |
| A.2 移相全桥超前桥臂调制法公式推导 |
| A.3 CUREENT_THD.m |
| 攻读硕士学位期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（4）电流源型双有源桥式直流变换器调制与控制方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| §1.1 课题背景与研究意义 |
| §1.2 新能源汽车中直流变换器的应用和发展 |
| §1.2.1. 非隔离型直流变换器拓扑 |
| §1.2.2. 隔离型直流变换器拓扑 |
| §1.2.3. 开关器件 |
| §1.3 本课题研究内容和论文结构 |
| §1.3.1. 课题研究内容 |
| §1.3.2. 论文结构 |
| 第2章 电流源型双有源桥式直流变换器的调制策略 |
| §2.1 引言 |
| §2.2. 电流源型双有源全桥直流变换器拓扑结构 |
| §2.3. 电压尖峰产生机理及解决方案 |
| §2.4. 功率变换器中变压器漏感电流换流策略 |
| §2.4.1. 变压器漏电感电流换向策略 |
| §2.4.2. 工作模态 |
| §2.4.3. 不同变压器漏电感电流换流策略的综合比较 |
| §2.5. 控制方法 |
| §2.6. 仿真验证 |
| §2.7. 实验验证硬件设计 |
| §2.7.1. 功率开关管器件选型 |
| §2.7.2. 驱动电路设计 |
| §2.7.3. 采样电路设计 |
| §2.7.4. 其他器件选型和设计 |
| §2.7.5. 实验平台和原理样机 |
| §2.8. 实验验证 |
| §2.9. 本章小结 |
| 第3章 电流源型双有源桥式直流变换器的闭环控制设计与电感参数补偿 |
| §3.1. 引言 |
| §3.2. 高功率等级隔离变换器的实现 |
| §3.2.1. 模块化多电平模块变换器 |
| §3.2.2. 串并联模块变换器 |
| §3.2.3. 宽禁带开关器件 |
| §3.3. 电流源型IPOS功率变换系统结构 |
| §3.4. 单台电流源型双有源桥式变换器工作模态 |
| §3.5. 小信号建模与控制器设计 |
| §3.5.1. 存在环流时的小信号建模 |
| §3.5.2. 环流被抑制时的小信号建模 |
| §3.5.3. 小信号建模参数 |
| §3.5.4. 双PI闭环控制器 |
| §3.5.5. 电流内环设计过程 |
| §3.5.6. 电压外环设计过程 |
| §3.5.7. 双PI闭环控制器系统波特图 |
| §3.5.8. 双PI闭环控制器系统零极点图 |
| §3.6. 电流源型全桥侧开关器件的占空比预测控制 |
| §3.7. 电流源型IPOS功率变换系统参数补偿 |
| §3.7.1. 变压器漏电感差异化的参数补偿 |
| §3.7.2. 变压器漏电感不确定性的参数补偿 |
| §3.7.3. 输入电感不确定性的参数补偿 |
| §3.8. 控制方法 |
| §3.9. 仿真分析 |
| §3.10. 实验验证 |
| §3.11. 本章小结 |
| 第4章 包含电流源型全桥单元的三端口隔离型直流变换器 |
| §4.1. 引言 |
| §4.2. 多电压等级直流电源间功率转换的实现 |
| §4.2.1. 基于直流母线的多端口电气系统 |
| §4.2.2. 多端口直流变换器 |
| §4.3. 包含电流源型全桥单元的三端口隔离型直流变换器 |
| §4.3.1. 拓扑结构 |
| §4.3.2. 制动能量回收模式下工作模态 |
| §4.4. 基于磁耦合式多端口直流变换器的变压器漏电感问题 |
| §4.4.1. 基于磁耦合式多端口直流变换器的变压器漏电感问题的解决方法 |
| §4.4.2. 漏感电流换向策略综合比较 |
| §4.5. 控制方法 |
| §4.6. 仿真分析 |
| §4.7. 实验验证 |
| §4.7.1. 硬件设计 |
| §4.7.2. 实验验证 |
| §4.8. 本章小结 |
| 第5章 电流源型双有源桥式直流变换器在脉动直流母线中的应用 |
| §5.1. 引言 |
| §5.2. 直流母线无电解电容的实现方式 |
| §5.2.1. 添加辅助电路方案 |
| §5.2.2. 脉动直流母线方案 |
| §5.3. 电流源型隔离直流变换器在脉动直流母线场合 |
| §5.3.1. 基于脉动直流母线的IPOS CF-DAB DC/AC变换器 |
| §5.3.2. 拓扑结构 |
| §5.3.3. 脉动直流母线场合中的变压器漏电感电流换流策略 |
| §5.4. 脉动直流/交流(Pulsating-DC/AC)三相逆变器工作方式 |
| §5.5. 控制策略 |
| §5.5.1. 基于脉动直流母线的DC/AC功率转换系统控制框图 |
| §5.5.2. 前级直流/脉动直流(DC/Pulsating-DC)变换器控制方案 |
| §5.5.3. 级联脉动直流/交流(Pulsating-DC/AC)三相逆变器控制方案 |
| §5.6. 仿真分析 |
| §5.7. 硬件设计 |
| §5.7.1. 硬件参数设计 |
| §5.7.2. 硬件设计 |
| §5.8. 实验验证 |
| §5.9. 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| §6.1. 全文总结 |
| §6.2. 课题展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的学术成果 |
| 致谢 |
（5）基于氮化镓器件的有源箝位反激变换器分析与设计（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状及发展趋势 |
| 1.2.1 有源箝位反激变换器发展动态分析 |
| 1.2.2 氮化镓器件的应用现状及发展趋势 |
| 1.3 本文的主要研究内容 |
| 2 氮化镓器件及其驱动 |
| 2.1 氮化镓器件组成及原理 |
| 2.2 氮化镓器件的性能特点 |
| 2.2.1 氮化镓器件的电气性能 |
| 2.2.2 氮化镓器件的反向特性 |
| 2.2.3 氮化镓器件的热稳定性能 |
| 2.3 氮化镓器件的寄生效应及驱动问题 |
| 2.3.1 氮化镓器件封装中的寄生电感 |
| 2.3.2 布局走线中寄生电感对氮化镓器件的影响 |
| 2.3.3 氮化镓的几种常见驱动方式 |
| 2.4 本章小结 |
| 3 有源箝位反激变换器的工作原理及器件损耗分析 |
| 3.1 有源箝位反激变换器工作模式及原理分析 |
| 3.1.1 工作于DCM的工作原理分析 |
| 3.1.2 工作于CCM的工作原理分析 |
| 3.2 有源箝位反激变换器的基本关系式 |
| 3.3 有源箝位反激变换器各工作模式下输出纹波电压分析 |
| 3.3.1 工作于DCM的输出纹波电压分析 |
| 3.3.2 工作于CCM的输出纹波电压分析 |
| 3.4 变换器中氮化镓器件的开关特性及损耗分析 |
| 3.4.1 氮化镓器件开通过程及损耗分析 |
| 3.4.2 氮化镓器件关断过程及损耗分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于氮化镓器件的有源箝位反激变换器设计 |
| 4.1 主功率电路参数设计 |
| 4.1.1 变压器设计 |
| 4.1.2 功率器件的参数设计及选型 |
| 4.1.3 输出滤波电容选型 |
| 4.2 箝位电容设计与选型 |
| 4.3 控制电路设计 |
| 4.3.1 控制环节的外围电路参数设计 |
| 4.3.2 死区时间控制电路设计 |
| 4.3.3 采样电路设计 |
| 4.4 氮化镓驱动电路设计 |
| 4.4.1 氮化镓供电电路设计 |
| 4.4.2 氮化镓驱动芯片选择 |
| 4.4.3 氮化镓驱动电路及主功率电路布局设计 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于氮化镓器件的有源箝位反激变换器仿真分析及样机实验 |
| 5.1 样机的技术指标及研制 |
| 5.2 仿真分析 |
| 5.2.1 变换器参数设计仿真验证 |
| 5.2.2 主开关管零电压开通仿真验证 |
| 5.2.3 变换器工作模式验证 |
| 5.2.4 箝位电压纹波仿真验证 |
| 5.3 实验结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
| 攻读硕士学位期间获奖 |
（6）基于耦合电感的零纹波高增益DC/DC变换器研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 高增益DC/DC变换器研究现状 |
| 1.3 输入电流纹波抑制策略研究现状 |
| 1.4 论文主要研究内容 |
| 2 含双倍压单元的耦合电感型高增益DC/DC变换器 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 基本耦合电感倍压单元型DC/DC变换器 |
| 2.3 含双倍压单元的耦合电感型高增益DC/DC变换器 |
| 2.4 变换器实验验证 |
| 2.5 变换器对比分析 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 零输入电流纹波高增益DC/DC变换器 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 耦合电感倍压单元零纹波高增益DC/DC变换器 |
| 3.3 含双倍压单元的无源零纹波高增益DC/DC变换器 |
| 3.4 变换器对比分析 |
| 3.5 变换器实验验证 |
| 3.6 本章小结 |
| 4 改进型三绕组零纹波高增益DC/DC变换器 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 变换器拓扑结构 |
| 4.3 变换器工作原理分析 |
| 4.4 变换器性能分析 |
| 4.5 变换器对比分析 |
| 4.6 变换器实验验证 |
| 4.7 本章小结 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 需要进一步研究的内容 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）宽增益双向DC-DC变换器及其软开关技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 宽增益双向DC-DC变换器的应用研究现状 |
| 1.2.1 基于储能网络单元的组合结构宽增益变换器 |
| 1.2.2 基于变换器结构级联、多相串并联及叠加组合的宽增益变换器 |
| 1.2.3 DC-DC变换器的软开关技术 |
| 1.3 主要研究内容 |
| 第二章 双有源桥DC-DC变换器研究 |
| 2.1 电压型双有源桥DC-DC变换器 |
| 2.1.1 VF-DAB变换器拓扑结构与工作原理 |
| 2.1.2 VF-DAB变换器稳态特性 |
| 2.1.3 VF-DAB电压不匹配与回流功率 |
| 2.1.4 VF-DAB仿真结果分析 |
| 2.2 电流源型双有源桥DC-DC变换器 |
| 2.2.1 CF-DAB变换器拓扑结构与工作原理 |
| 2.2.2 CF-DAB变换器稳态特性 |
| 2.2.3 CF-DAB软开关实现 |
| 2.2.4 CF-DAB仿真结果分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 基于次边叠加的耦合电感双向DC-DC变换器 |
| 3.1 变换器拓扑结构与工作原理 |
| 3.1.1 变换器拓扑结构 |
| 3.1.2 变换器调制策略 |
| 3.1.3 变换器工作原理 |
| 3.2 变换器稳态性能分析 |
| 3.2.1 变换器功率传输特性与稳态增益 |
| 3.2.2 变换器全范围软开关实现方式 |
| 3.2.3 变换器关键参数设计原则 |
| 3.3 拓扑比较与实验结果分析 |
| 3.3.1 拓扑比较分析 |
| 3.3.2 实验结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于复合结构的多有源桥双输入DC-DC变换器 |
| 4.1 变换器结构拓扑与工作原理 |
| 4.1.1 变换器拓扑结构与调制方式 |
| 4.1.2 变换器工作原理 |
| 4.1.3 变换器软开关限制与实现方式 |
| 4.2 变换器稳态性能分析 |
| 4.2.1 变换器稳态增益与功率传输特性 |
| 4.2.2 变换器软开关范围分析 |
| 4.3 变换器统一数学模型与控制器设计 |
| 4.3.1 变换器统一数学模型 |
| 4.3.2 变换器控制参数设计 |
| 4.4 拓扑比较与实验结果分析 |
| 4.4.1 拓扑比较分析 |
| 4.4.2 实验结果分析 |
| 4.4.3 损耗分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 总结与展望 |
| 论文总结 |
| 进一步展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的研究成果 |
| 致谢 |
| 附录 |
（8）高效率背靠背变换拓扑与控制的研究（论文提纲范文）
| 资助 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 概述 |
| 1.1.1 背靠背变换器的应用介绍 |
| 1.1.2 背靠背变换器拓扑结构 |
| 1.2 采用宽禁带器件提升变换器效率 |
| 1.2.1 混合IGBT模块与混合器件拓扑 |
| 1.2.2 全SiC器件的应用 |
| 1.3 软开关技术在三相变换器中的应用 |
| 1.3.1 三相交流变换器软开关技术 |
| 1.3.2 SiC器件在三相软开关变换器中的应用 |
| 1.4 本文的研究意义和内容 |
| 第2章 采用混合IGBT模块的背靠背变换器的设计方法 |
| 2.1 混合IGBT模块的特点 |
| 2.2 采用混合IGBT模块的背靠背变换器拓扑的效率分析 |
| 2.2.1 两电平变换器的效率分析 |
| 2.2.2 三电平变换器的效率分析 |
| 2.2.3 背靠背变换器拓扑的效率比较 |
| 2.3 采用混合IGBT模块的背靠背变换器主电路设计 |
| 2.3.1 功率器件组合 |
| 2.3.2 母排布局设计 |
| 2.4 背靠背变换器控制系统设计 |
| 2.4.1 PWM整流器与逆变器的控制目标分析 |
| 2.4.2 PWM整流器与逆变器在abc静止坐标系下的控制环路结构 |
| 2.4.3 背靠背变换器统一控制环路设计 |
| 2.5 实验验证 |
| 2.5.1 统一控制环路功能验证 |
| 2.5.2 效率测试结果 |
| 2.6 本章小结 |
| 第3章 三相四线制背靠背变换器零电压开关技术 |
| 3.1 实现背靠背变换器软开关的概念 |
| 3.2 三相四线制ZVS背靠背变换器拓扑结构及调制方法 |
| 3.2.1 三相四线制ZVS背靠背变换器电路拓扑 |
| 3.2.2 齐边沿脉宽调制方法(EA-PWM) |
| 3.3 电路工作过程分析 |
| 3.3.1 电路阶段分析 |
| 3.3.2 两次谐振过程分析 |
| 3.3.3 谐振电感伏秒平衡与钳位电容安秒平衡关系 |
| 3.3.4 零电压开关条件 |
| 3.4 谐振参数一般设计方法 |
| 3.4.1 功率器件电压、电流应力 |
| 3.4.2 两次谐振时间 |
| 3.4.3 谐振参数取值范围 |
| 3.4.4 钳位电容取值 |
| 3.5 不平衡工况及非线性负载对电路工作的影响 |
| 3.5.1 不平衡负载 |
| 3.5.2 非线性负载 |
| 3.5.3 直通脉冲的设置 |
| 3.6 三相四线制ZVS背靠背变换器效率优化 |
| 3.6.1 功率器件选型 |
| 3.6.2 基于损耗最优化的谐振参数设计 |
| 3.6.3 滤波电感优化设计 |
| 3.6.4 低杂散电感母排设计 |
| 3.7 实验验证 |
| 3.7.1 电路软开关工作 |
| 3.7.2 电路静态、动态性能测试 |
| 3.7.3 效率测试 |
| 3.8 本章小结 |
| 第4章 SiC器件对背靠背变换器的作用 |
| 4.1 基于SiC MOSFET的背靠背变换器效率分析 |
| 4.1.1 损耗分析 |
| 4.1.2 效率与无源元件体积比较 |
| 4.2 实验样机设计 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.3.1 电路软开关工作 |
| 4.3.2 开关器件电压应力比较 |
| 4.3.3 效率测试 |
| 4.4 软开关变换器的扩展应用 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 A 主管占空比表达式推导 |
| 附录 B 辅助开关管电流表达式推导 |
| 附录 C 谐振电感设计和损耗计算 |
| 附录 D 滤波电感优化设计流程 |
| 附录 E 实验样机照片 |
| E.1 基于混合IGBT模块的50kVA背靠背变换器实验样机照片 |
| E.2 50kVA软开关背靠背变换器实验样机照片 |
| 攻读博士学位期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
（9）电流源型全谐振高频高效率DC/DC变换方法研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 分布式电源系统架构的发展 |
| 1.2.1 集中式供电架构 |
| 1.2.2 传统分布式供电架构 |
| 1.2.3 中间母线供电架构 |
| 1.3 高效率高功率密度母线变换器研究现状 |
| 1.3.1 母线电压等级 |
| 1.3.2 母线变换器研究现状 |
| 1.4 高效高功率密度母线变换器的关键技术 |
| 1.4.1 高频电路拓扑技术 |
| 1.4.2 高频低损器件的发展 |
| 1.4.3 高频磁元件技术 |
| 1.4.4 高效高密母线变换器的关键技术研究现状小结 |
| 1.5 本文研究内容 |
| 第2章 电流源型全谐振软开关单元及其拓扑构建 |
| 2.1 新型谐振单元的推演 |
| 2.1.1 直流变换器的串联谐振腔分析 |
| 2.1.2 新型电流源型谐振腔 |
| 2.1.3 单管谐振拓扑推演及仿真验证 |
| 2.1.4 适合更高功率的复合谐振单元 |
| 2.2 电流源型全谐振DC/DC变换拓扑族 |
| 2.3 电流源输入型谐振腔的电气特性与设计考虑 |
| 2.3.1 电流源输入型谐振腔的单位增益特性 |
| 2.3.2 电流源输入型谐振腔的控制——开关管工作频率和占空比 |
| 2.3.3 开关管的电压应力 |
| 2.3.4 输入电感 |
| 2.3.5 暂态性能 |
| 2.4 实验验证 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 电流源输入型副边箝位谐振正激直流变压器 |
| 3.1 适合电流源输入型谐振正激电路的箝位方法 |
| 3.1.1 传统PWM正激电路箝位方法讨论 |
| 3.1.2 电流源输入型谐振正激电路箝位方法 |
| 3.2 电流源输入型副边箝位谐振正激直流变压器 |
| 3.2.1 电路结构 |
| 3.2.2 电路工作原理 |
| 3.2.3 电路参数设计 |
| 3.2.4 高频变压器结构优化设计 |
| 3.3 副边箝位谐振正激电路的软启动分析 |
| 3.3.1 副边箝位谐振正激的软启动过程 |
| 3.3.2 常用软启动方法及其在单管谐振正激电路中的局限 |
| 3.3.3 利用开关器件恒流工作区的软启动方法 |
| 3.4 实验验证 |
| 3.4.1 实验样机及波形 |
| 3.4.2 损耗分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 有源箝位谐振正激直流变压器及其轻载控制策略 |
| 4.1 电流源输入型有源箝位谐振正激直流变压器 |
| 4.1.1 电路结构 |
| 4.1.2 电路工作原理 |
| 4.1.3 电路参数设计考虑 |
| 4.1.4 高频变压器结构优化设计 |
| 4.2 提升轻载效率的自适应导通时间控制 |
| 4.2.1 有源箝位谐振正激电路的轻载损耗分析 |
| 4.2.2 传统谐振电路的轻载效率提升策略及其借鉴意义 |
| 4.2.3 有源箝位谐振正激电路的自适应导通时间控制策略 |
| 4.3 实验验证 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 后续研究展望 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间的研究成果 |
（10）碳化硅零电压开关三相逆变器的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 背景 |
| 1.1.1 光伏发电系统 |
| 1.1.2 不间断电源 |
| 1.2 SiC三相逆变器研究现状 |
| 1.2.1 SiC器件特性 |
| 1.2.2 SiC三相逆变器的效率和功率密度研究现状 |
| 1.2.3 SiC软开关功率变换器研究现状 |
| 1.3 ZVS三相逆变器及其调制方法研究现状 |
| 1.3.1 直流侧谐振ZVS三相三线制逆变器 |
| 1.3.2 直流侧谐振ZVS三相四线制逆变器 |
| 1.4 本文的研究意义和内容 |
| 第2章 SiC ZVS三相逆变器效率和功率密度分析 |
| 2.1 ZVS-SVM三相逆变器工作原理简介 |
| 2.1.1 拓扑及调制方法 |
| 2.1.2 电路工作过程分析 |
| 2.2 SiC硬开关三相逆变器和SiC ZVS三相逆变器损耗模型 |
| 2.2.1 SiC硬开关三相逆变器损耗模型 |
| 2.2.2 SiC ZVS三相逆变器损耗模型 |
| 2.3 SiC ZVS三相逆变器参数设计 |
| 2.3.1 SiC ZVS三相逆变器滤波电感计算 |
| 2.3.2 SiC ZVS三相逆变器谐振参数设计 |
| 2.3.3 损耗计算条件及开关损耗测试 |
| 2.4 逆变器效率和无源元件体积分析 |
| 2.4.1 损耗分析和效率硬度 |
| 2.4.2 无源元件体积对比 |
| 2.5 实验样机设计 |
| 2.5.1 三相逆变器直流母线电容计算 |
| 2.5.2 SiC ZVS三相逆变器箝位电容选择 |
| 2.5.3 基于分立SiC MOSFET的功率电路布局设计 |
| 2.5.4 逆变器散热器设计 |
| 2.6 实验验证 |
| 2.6.1 实验样机参数 |
| 2.6.2 效率测试 |
| 2.6.3 无源元件体积对比 |
| 2.6.4 SiC ZVS三相逆变器开关器件结温估算 |
| 2.6.5 实验波形及器件应力对比 |
| 2.7 本章小结 |
| 第3章 SiC ZVS三相逆变器线路布局及谐振电感优化 |
| 3.1 线路布局对SiC ZVS三相逆变器影响 |
| 3.1.1 振荡关键回路模型 |
| 3.1.2 分立器件线路布局的关键回路寄生电感分析 |
| 3.1.3 低寄生电感七开关SiC功率模块设计 |
| 3.1.4 七开关SiC功率模块寄生电感测量 |
| 3.1.5 基于七开关SiC功率模块的ZVS三相逆变器样机搭建 |
| 3.1.6 七开关SiC功率模块电压应力实验结果 |
| 3.2 高频谐振电感优化设计 |
| 3.2.1 分布式气隙对绕组的影响 |
| 3.2.2 磁通密度对损耗的影响 |
| 3.2.3 最优厚度绕组铜箔计算 |
| 3.2.4 谐振电感损耗测量 |
| 3.2.5 谐振电感热应力改善 |
| 3.3 本章小结 |
| 第4章 三相四线制逆变器ZVS-SPWM方法研究 |
| 4.1 拓扑及调制方法 |
| 4.1.1 ZVS三相四线制逆变器拓扑 |
| 4.1.2 ZVS-SPWM方法原理 |
| 4.2 电路工作过程分析 |
| 4.3 零电压开关条件分析 |
| 4.3.1 零电压开关条件推导 |
| 4.3.2 典型负载的零电压开关条件分析 |
| 4.3.3 加入直通阶段的ZVS-SPWM方法 |
| 4.4 谐振参数设计和损耗分析 |
| 4.4.1 谐振参数设计 |
| 4.4.2 损耗分析 |
| 4.5 实验验证 |
| 4.5.1 实验样机参数 |
| 4.5.2 平衡阻性负载实验 |
| 4.5.3 不平衡阻性负载实验 |
| 4.5.4 不平衡感性负载实验 |
| 4.5.5 效率测试 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| A.1 ANSYS Q3D Extractor线路布局寄生电感仿真 |
| A.2 ANSYS Maxwell 2D谐振电感仿真 |
| 攻读博士学位期间所取得的科研成果 |
| 致谢 |
四、有源箝位零电压开关DC-DC变换器拓扑的研究（论文参考文献）
- [1]基于GaN功率管的高效AC-DC转换器芯片设计[D]. 张宇锋. 浙江大学, 2021(01)
- [2]融合双向高增益DC/DC变换器的锂电池柔性储能系统研究[D]. 骆滔. 重庆理工大学, 2021(02)
- [3]单相零电压开关车载充电器的研究[D]. 王睿哲. 浙江大学, 2021(08)
- [4]电流源型双有源桥式直流变换器调制与控制方法研究[D]. 张玥. 东南大学, 2020
- [5]基于氮化镓器件的有源箝位反激变换器分析与设计[D]. 惠海. 西安科技大学, 2020(01)
- [6]基于耦合电感的零纹波高增益DC/DC变换器研究[D]. 段森. 中国矿业大学, 2020(03)
- [7]宽增益双向DC-DC变换器及其软开关技术研究[D]. 余泽汇. 华南理工大学, 2020
- [8]高效率背靠背变换拓扑与控制的研究[D]. 施科研. 浙江大学, 2020
- [9]电流源型全谐振高频高效率DC/DC变换方法研究[D]. 秦伟. 浙江大学, 2019
- [10]碳化硅零电压开关三相逆变器的研究[D]. 何宁. 浙江大学, 2019(08)