【开关变换器拓扑的研究文献综述2600字】

PAGE9PAGE9开关变换器拓扑的研究文献综述社会整体工业化的发展进程异常迅速，社会经济以及科技的发展需要大量的能源作为支撑[1]。而目前人类大量利用的都是一些地球上已存在的化石能源，主要就是以煤炭和石油为主，这些物质可以提供大量的基础动能，但它们的共同特点就是不可再生，随着开发利用的不断增多，人类也将面临着无源可采的危险。因此如何提高能源的利用效率是一项很紧迫的任务[2]。对风能以及太阳能的开发研究在很久之前就已经被提上议程，但由于这些新能源是不能够直接用于生产的，需要经过一系列的能源变换后才能被人类使用，因此目前新能源的利用还不够普及，技术也不够成熟。如何高效合理的利用新能源是目前国内外都非常关注的研究方向，将新能源的利用普及开来将在很大程度上缓解能源不够用的问题。诸如风能、太阳能、水能等新能源发出的电能都具有很强的非线性，这些电能一般不能够直接被负载所使用的，为了得到适合一般负载供电的电能，必须要在中间加一级或多级的功率转换。国内家用负载一般都采用220V交流电压供电，为了实现稳定的交流或直流电压的输出，可以采用开关电源进行功率转换。而开关电源的设计离不开PWM电路，利用PWM的开关特性可以实现稳定的电压输出。PWM技术的发展是建立在电力电子器件发展的基础上的，通过控制PWM波的占空比可以改变输出电压。PWM技术是电力电子技术中最基础的技术。PWM技术主要的功能就是可以实现开关管导通和关断时间的控制从而可以控制输出侧电压的平均值达到调节输出电压的目的。因PWM技术控制比较简单和灵活，因此在在电力电子技术PWM技术被广泛使用，PWM技术既可以用作直流变换器也可以用于交流变频器设计中，凡是应用电力电子器件的场合下都必须用到PWM调制技术。随着电力电子控制技术的发展，PWM控制方法也得到了很大的发展，目前电力电子领域中掌握的PWM调制技术就有十几种。得益于单片机以及DSP设计的数字电源高速发展，通过软件编程生成PWM变得越来越方便，并且控制起来也相当的灵活。开关电源变换器可根据输入输出是否共地可分为非隔离和隔离型两种结构。开关电源变换器可以将输入的电压变换为设计所需的直流电压，在需要可靠稳定输出的场合下开关电源变换器是必须的，开关变换器相较于其他的一些电压转化变换器具有更加高的效率。在一些大功率设备使用的开关变换器为了进一步提高效率，一般副边的整流要采用同步整流的方式[4]。

半导体设计的与时俱进很大程度的推动了开关变换器的推动。目前在一些电力转换应用场合下开关电源是首选[5]。开关电源由于采用了高频变压器进行功率转换，高频变压器相对于工频变压器最大的优势就是体积小，采用高频变换的开关电源体积小，非常适合用于电力转换。

开关变换器按输入电压性质的不同可分为离线式AC-DC以及模块化DC-DC变换器两大类，AC-DC变换器可以直接通过市电的输入进行电压转换；DC-DC主要是用在一些通信设备当中的电压转化，无论是AC-DC还是DC-DC其共同的特点就是高频小型化。DC/DC变换目前应用最广的几种拓扑结构主要包括正反激、推挽以及半全桥等几种拓扑。几种变换器拓扑结构结构如图1-1所示。反激变换器的变压器原副边同名端的设置使得开关管闭合时输入的能量存储在原边电感中，开关管断开后能量才由原边传向副边；而其他几种变换器在开关管闭合时能量直接传向副边这在一定程度上避免了变压器的饱和，使得变换器可以传递更多的能量。（a）反激电路拓扑(b)正激电路拓扑推挽变电路拓扑(d)半桥电路拓扑(e)全桥电路拓扑图1-1几种常见的高频隔离型DC/DC变换拓扑常见的几种拓扑电路的优点与缺点如表1-1所示：表1-1常见开关变换器优缺点比较电路优点缺点应用领域正激变换器电路较简单，成本低可靠性高，驱动电路简单变压器单相励磁，利用率低各种中小功率开关电源反激变换器电路非常简单，成本低，可靠性高，驱动电路简单难以达到较大的功率，变压器单向励磁小功率和消费电子设备、计算机设备开关电源半桥变换器变压器双向励磁，无变压器偏磁问题，开关较少，成本低有直通问题，可靠性低，需要复杂的隔离驱动电路各种工业开关电源，计算机设备开关电源全桥变换器变压器双向励磁，易达到大功率结构复杂，成本高，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路，有直通和偏磁问题大功率工业可用的开关电源，焊接电源等数控电源是电源行业发展的必然结果，传统模拟控制的电源可操作性比较低，已经很难满足智能化时代的要求。在输出电压或电流要求可调的情况下，用单片机控制显示更加具有可操作性。数控电源产品近年来也在不断增多，已广泛应用于各大领域，尤其在通信电源以及服务器电源上数控技术已经相当成熟。在如今智能化信息化的时代，电源技术必须也要跟上时代的步伐，传统的电源技术虽然在性能上比较稳定处理速度比较快，但它最致命的弱点是一旦电源拓扑确定下来所有的功能都已经定死，很难通过实时的操作改变电源的一些行为。当一些大型的用电设备需要实时监控供电状态时，数控电源是必不可少的，通过电源控制部分的MCU将电源的实时信息反映出来，进而控制电源的工作状态与用电设备的需求相匹配。参考文献[1]MarcoSoldan.EISeguodo,CA(US).BRIDGE-LESSBoost(BLB)PowerFactorCorrectionTopologyControlledWithOneCycleControl[P].PatentNo.US7,164,591.InternationalRectifierCorp.2007.[2]R.Haghi,M.R.Zolghadri.DesignofaBridgelessPFCwithLine-ModulatedFixedOff-TimeCurrentControlandZero-VoltageSwitching[C].IEEEInternationalconf.onPowerEnergy,2010,129-134.[3]M.R.Sahid,A.H.M.Yatim,etal.AbridgelessCukPFCconverter[C].IEEEAppliedPowerElectron.Colloquium(IAPEC),2011,81-85.[4]B.Su,J.M.ZhangandZ.Y.Lu.Totem-PoleBoostBridgelessPFCRectifierWithSimpleZero-CurrentDetectionandFull-RangeZVSOperatingattheBoundaryofDCM/CCM[J].IEEETrans.onPowerElectron.,2014,26(2):427-435.[5]刘桂花,刘永光,王卫.无桥BoostPFC技术的研究[J].电子器件,2015,30(5).[6]王晗，杨兴华，杨喜军等.采用无桥拓扑的部分有源PFC在变频器中的应用和实现[J].变频器世界，2015,10:48-52.[7]渠浩，冯瑞昀，杨喜军，唐厚君.单相无桥功率因素矫正器的分析与设计[J].电气应用，2015（8）：134-139.[8]周桂煜,张超.单相PWM整流器的设计[J].电机与控制学报，2015，18(8):(49-54).[9]周玉斐.数字控制单相逆变器及其并网技术的研究[D].南京:南京航空航天大学,2009.[10]张宁.逆变器波形控制及辅助功能研究[D].武汉:华中科技大学,2006.[11]何中一PWM逆变器的控制及并联运行控制研究[D].南京:南京航空航天大学,2008.[12]刘飞.三相并网光伏发电系统的运行控制策略[D].武汉:华中科技大学,2008.[13]9SalmonJC．CircuittopologiesforPWMboostrectifiersoperatedfrom1-phaseand3-phaseACsuppliesandusingeithersingleorsplitDCrailvoltageoutputs：AppliedPowerElectronicsConferenceandExposition，1995APEC’95．ConferenceProceedings1995．，TenthAnnual，1995[C][14]QianL，LeeFC，MingX，eta1．LightloadefficiencyimprovementforPFC：EnergyConversionCongressandExposition，2009．ECCE2009．IEEE，2009[C】[15]闫永亮.浅论开关电源技术的发展趋势[J].中国科技信息，2009，21（16）：137-138.[16]张占松，蔡宜三.开关电源的原理与设计[M].北京:电子工业出版社，2006：56-61.[17]ChenF,CaiXS.DesignofFeedbackCon