小型化航空静止变流器的研究.pdf

南京航空航天大学
硕士学位论文
小型化航空静止变流器的研究
姓名:赵志英
申请学位级别:硕士
专业:电力电子与电力传动
指导教师:龚春英
20070101
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
本文以两级式小功率航空静止变流器为主要研究对象,结合小功率逆变电
源的特点,针对效率和小型化问题,在深入理解各种拓扑特点的基础上,优选
结构简洁、易于多路输出的反激电路为前级直直变换拓扑,以高效、可靠的双
Buck 逆变器为后级电路,并重点对反激式电路作了深入研究。
在详细分析了基本反激变换器的工作原理及电路特性后,设计了
120W/270VDC 输入 DCM M 模式下单管反激变换器和双管反激变换
器,并对所设计的四台样机作了详细的损耗分析。实验结果表明,在本课题中,
DCM 模式的双管反激电路效率最高,M 效率最低,主要是 DCM 模式
下变压器绕组匝数及磁芯体积的减小使得变压器铜损和铁损都相应减小,从而
提高了变换器效率,这与理论分析基本一致。可见,高频高压场合下,反激变
压器的设计尤为关键。本文详细分析了变压器寄生参数对高频高压反激变换器
的影响,讨论了通过改进绕制方法来控制变压器寄生参数,从而减小寄生参数
对反激变换器的影响;针对变换器轻载时出现不稳定的现象,提出了几种解决
方法,提高了电路的抗干扰性能。本文还对两种工作模式下的反激变换器进行
了系统建模并对所设计的样机进行了稳定性分析和闭环设计。论文还对反激多
路输出交叉调节问题进行了初步研究。
双 Buck 逆变器是一种新颖的、高效率的、高可靠性的电路,它成功地解决
了传统半桥逆变器桥臂直通的问题,且续流管和功率管可分别单独优化设计,
故效率可大大提高。本文在理解双 Buck 逆变器工作原理的基础上,设计了一台
100VA 样机,并结合小功率场合的特点,将原有 LEM 采样改为电阻检测,既降
低了成本,又节省了变换器空间,仿真验证了其可行性,实验也得到了良好的
效果。最后将前后两级联调,实现整机高效、稳定、可靠运行。

关键词:DC/DC,DC/AC,反激变换器,双 Buck 逆变器,峰值电流控制,损耗
分析,闭环设计,寄生参数
i
小型化航空静止变流器的研究
ABSTRACT
Two-stage low power Aeronautical Static Inverter (ASI) is being researched in
this thesis. Based on prehensive investigation of different strategies, and for
the purpose of improving overall efficiency and realizing low profile, the first stage of
ASI employs flyback converter, which is simple and easy to get multi-output voltages,
and the second-stage selects the dual buck inverter (DBI), which is highlighted by
high efficiency and high reliability.
The operation principles and characteristics of basic flyback converter were first
presented. Then for the requirements of the application, several prototypes were
developed, and they were single-switch flyback converter and dual-switch flyback
converter, both operating in both the discontinuous current mode (DCM) and the
continuous current mode (CCM). Loss analyses of these converters were performed
with the help of MathCAD software, and parison, it revealed that the
efficiency of DCM dual-switch flyback converter was highest, an