摘 要

软开关技术的发展，使开关电源得以高频化，而并联DC/DC变换器的发展，使开关电源得以大功率化，这也是近年来的研究热点。将多个DC/DC模块并联，可实现输出大电流，驱动大功率负载的功能，同时具有高效率、高可靠性以及通过并接模块数量可适用不同功率负载等优点。但是，由于实际中并联模块间不可避免地存在参数误差，导致模块间电应力和热应力不均衡，不利于系统运行的稳定性。故均流均压方法和控制策略是研究并联DC/DC变换器的重点。

文中选择了隔离型的移相全桥电路作为DC/DC变换电路的主电路，并分析了基于ZVS开关的移相全桥电路工作原理，副边并联DC/DC电路则采用交错并联BOOST电路。本文在前人的研究成果基础上，总结了当下具有的各类均流方法，阐述了各类方法的工作原理，并对它们进行了比较分析。在此基础上，重点分析了较为可靠运行的最大电流法，利用芯片UC3907实现电压反馈和移相PWM波发生芯片UC3875来是来使开关工作在软开关状态。最后依据控制方法对电路进行仿真试验，并给出仿真波形，验证了均流方法的可行性。

关键词：软开关技术，移相全桥电路，并联模块，均流方法

Abstract

The development of soft-switching technology, so that the switching power supply to high-frequency, and parallel DC / DC converter development, so that switching power supply to high-power, which is the focus of research in recent years. The parallelization of multiple DC / DC modules can realize the function of outputting high current and driving high power load, and has the advantages of high efficiency, high reliability and different power load through the number of parallel modules. However, due to the fact that there is an unavoidable parameter error between the parallel modules, the electrical stress and thermal stress are not balanced, which is not conducive to the stability of the system. Therefore, the equalization method and the control strategy are the focus of the parallel DC / DC converter.

    In this paper, an isolated phase-shifted full-bridge circuit is chosen as the main circuit of the DC / DC converter circuit. The principle of the phase-shifted full-bridge circuit based on the ZVS switch is analyzed. The parallel DC / DC circuit adopts the interleaved parallel BOOST circuit. Based on the previous research results, this paper summarizes the various methods of current sharing, expatiates the working principle of each kind of methods, and makes a comparative analysis of them. On this basis, the focus of the more reliable operation of the maximum current method, the use of chip UC3907 voltage feedback and phase shift PWM wave generation chip UC3875 is to make the switch work in the soft-switching state. Finally, the simulation test is carried out according to the control method, and the simulation waveform is given to verify the feasibility of the current sharing method.

Keyword： soft - switching technology, phase - shifted full - bridge circuit, parallel module, current - sharing method

目录

第1章 绪论 1

1.1课题背景及目的意义 1

1.1.1课题背景 1

1.1.2目的意义 1

1.2国内外研究现状及存在问题 2

1.3本文研究内容 3

第2章 功率变换器拓扑结构分析 4

2.1移相全桥ZVSDC/DC变换器工作原理 4

2.2交错并联BOOST变换器的工作原理 5

第3章 均流控制方法 10

3.1均流方法 10

3.1.1外特性下垂法 10

3.1.2有源均流法 12

3.1.3其它均流法 17

3.2最大电流法的均流控制策略 17

3.2.1 UC3875电路 17

3.2.2 UC3907电路 19

3.2.3 2SD315A电路 21

第4章 最大电流法的仿真 23

第5章 结论与展望 26

参考文献 27

致谢 28

第1章 绪论

1.1课题背景及目的意义

1.1.1课题背景

随着电力能源的发展，更多的电子设备被研制出来并用于实践，在此大背景下，电子设备朝着大功率的方向发展，对电源系统提出了更高的要求，即要求电源系统能驱动更大容量、更大电流的负载。将DC/DC电源模块并联运行由此成为了研究人员的研究方向。多个DC/DC电源模块并联是将多个中小功率的电源并联，实现输出大功率化，所组成的电源系统又称为分布式电源系统。分布式电源的特点不仅在于它的大功率输出，还在于它应对不同负载时的灵活性，它可以通过改变并联DC/DC电源的接入数量来驱动不同功率的负载。分布式电源系统具有有输出容量大、能量传递效率高、系统运行可靠、模块化和生产成本低等优点^[1]。实际应用时，并联DC/DC电源模块间的元件参数不对称，若没有相应的模块间均流控制电路，系统带上负载后输出电流大的模块承受的热应力更大，容易造成系统的不稳定运行，降低系统可靠性。综合以上特点，要使分布式电源能更好地发展和应用，必须在获得大电流的同时考虑到模块间的均流，即在电路中引入有效的均流控制电路，避免某些并联模块因热应力过大而影响系统的安全运行。

移相全桥DC/DC电路可以有效利用其电路本身的寄生参数，使功率开关管工作在软开关状态，从而降低高频开关管的开关损耗，提高DC/DC变换器的传递效率，同时可以降低开关管的电压电流应力，保证了系统的稳定性。基于ZVS的移相全桥DC/DC变换器充分利用主电路的寄生参数和谐振电感来实现软开关，具有以下优点：

1. 开关管工作在ZVS状态，开关功率损耗低，容易实现高频化；
2. 只需要控制移相角，控制简单，频率、脉宽恒定；
3. 不需要额外的缓冲电路。

1.1.2目的意义

为满足当前对大功率用电设备的需求，分布式电源的研究凸显其重要性。通过并联DC/DC变换器模块来构成供电系统，增加电源输出功率，提高稳定性，实现冗余备份功能。同时供电系统要满足每个并联的DC/DC变换器模块的电流、电压状况一致，即实现均流均压，以实现系统可靠性。为增强供电系统的适应环境，并联DC/DC变换器能用于各种不同的负载，供电系统的开关采用ZVS以减少高频开关状态下的开关损耗。本次设计在研究并联DC/DC变换器拓扑结构工作原理的同时侧重于研究讨论如何实现并联的变换器模块的均流均压问题，并能实现各个并联模块之间的相互独立，即任一支路的DC/DC变换器断开或接通都不会对其余的支路产生影响，也更换故障模块，其他模块则平均分摊负载电流，不影响系统的正常工作，保证了用电系统的安全性。

1.2国内外研究现状及存在问题

由于双向DC/DC变换器应用范围更为广泛，具有能量流向快速切换、拓扑结构紧凑等优点，已成为研究该领域的主要方向，国内外的研究人员也针对此进行了不遗余力的研究分析^[2]。