论文总字数：18240字

摘 要

当今世界，电力电子技术的运用已趋于频繁。而其中开关电源的应用显得尤为重要，各个国家正在加紧对开关电源的研究，开关电源正面临着更为轻便，薄小的改革。通过了解多电平直流变换器技术，我们可以得知双管正激变换器值得研究的地方，特别是双管正激变换器中的开关元件只需承受输入电压，它的这个特性使得它被普遍用于电压较高的场合。本文研究的交错并联双管正激变换器，沿袭了传统的双管正激变换器的长处，双管正激变换器两条支路交错工作，将整个系统的功率损耗分为两份，等效占空比变为原来的两倍。另外，和全桥式结构的变换器或是半桥式结构的变换器相比，交错并联式结构的双管正激变换器不存在桥臂直通的缺点，不会损坏功率器件。因此，它适合于大功率输出的应用场合。

本文的整体流程如下，先介绍本课题的背意义，然后阐明了本文的重点工作，交错并联双管正激变换器的工作特性及原理，详细分析了系统的一整个工作周期的16个工作模态，总结了双管正激变换器的优点。最后利用给定的系统参数设计，通过saber仿真软件对电路进行仿真来证明设计的正确性。

关键词：开关电源 交错并联 双管正激 saber仿真

Design and Simulation of multi level DC converter

Abstract

In today's world, the application of power electronic technology has become more and more frequent. And the application of switching power supply is particularly important, each country is stepping up the research on the switching power supply, switching power supply is facing more light, thin small reform. By understanding multi-level DC converter’s technology, we can know the two- transistor forward converter is worth studying, especially two-transistor forward converter switching element just accept the input voltage, this behavior makes it is widely used in high voltage applications.The interleaving two-transistor forward converter this paper studies, following the traditional two-transistor converter’s strengths, two branches of this converter staggered work, the power loss of the whole system is divided into two parts and equivalent duty ratio is twice that of the original. In addition,compared with a full brigde converter or a half-bridge converter, interleaving two-transistor forward converter has no bridge arm weakness, will not damage the power devices. Therefore, it is suitable for high power output applications.

In this paper, the whole process is as follows, first introducing back significance of this topic, then clarifying the focus of this paper, interleaving two-transistor forwrd converter’s operating characteristics and the principle, analysing system’s whole duty cycle of 16 working mode in deatil, summing up the advantages of interleaving two-transisitor forward converter. Finally, the design of the system parameters is given, and the circuit is simulated by saber simulation software to prove the correctness of the design.

Keywords: switching power supply, interleaving, two-transistor forward, simulation of saber

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 本课题的研究背景及发展趋势 1

1.2 双管正激变换器管的研究现状 2

1.3 本课题的研究意义 7

1.4 本文研究的主要内容 7

第二章 交错并联双管正激变换器的原理 9

2.1 概述 9

2.2 电路工作状态分析 9

2.3 电路特点分析 16

第三章 变换器的系统参数设计 18

3.1 变换器的技术指标 18

3.2 交错并联双管正激变换器的主电路参数设计 18

3.2.1 主变压器的设计 18

3.2.2 开关管与二极管的选取 20

3.2.3 输出滤波电感的选取 21

3.2.4 输出滤波电容的选取 22

3.3 交错并联双管正激驱动电路的设计 22

3.4 本章小结 23

第四章 交错并联双管正激变换器的saber仿真 24

4.1 概述 24

4.2 仿真的意义及可信度 24

4.3 仿真电路 25

4.4 仿真结果 27

4.5 本章小结 29

第五章 总结与展望 30

5.1 全文工作总结 30

5.2 后续工作展望 31

结 语 32

参考文献 33

致 谢 34

第一章 绪论

1.1 本课题的研究背景及发展趋势

当今世界的主要能源来源于电能，而电能转换则是推动人类社会进步的重要方式。现如今，各个国家正在多个领域加紧对电能转换的研究。其中的重中之重就是本文提出的变匝比多电平直流变换器。对于这种能高效转换电能的技术，国家是大力提倡的，因为这无论对经济的发展还是人们的生活都是很有裨益的。这种变换器的核心就是用开关电源的技术来实现的，可以说电力电子的发展与社会的进步密不可分。

1957年，世界上第一个晶匣管的诞生标志着电力电子技术的正式起步。1977年，一位名叫霍兹的德国科学家首次提出三电平变换器。1980年，日本长冈科技大学的一些研究人员将用于辅助的开关管换成一对二极管，同时连接与桥臂上的开关管，这被称之为三电平变换器。三电平变换器便于操作，当主开关管截止时，变换器仅承担着一半的原边电压，通常被用于高电压输入的场合。1983年，Bhagwat和Stefanovic将三电平变换器的结构推演到了多电平，进一步巩固了NPC结构的多电平模式。在这50多年的发展历程中，开关电源技术已经取得了惹人注目的进步，使用于惠国利民的众多场合，开关能源正在人们的日常生活中开始普及，并伴随着一干与开关电源有关的新技术，新器件的出现，我们国家的变压器新型材料也有了长足的进步。

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