两级式航空DC/DC变换器的研究

【类型】学位论文

【作者】王金龙 

【关键词】 LLC,DCX 矩阵变压器 死区时间 同步整流Buck 母线电压

【摘要】现代飞机中,为了提高供电系统的效率,减轻重量,270V高压直流供电系统渐渐得到应用。但部分机载用电设备仍需要28VDC供电,因此开展航空用高降压比的直流变换器的研究很有现实意义。为了适应变换器宽输入电压范围,并且输出一定短路电流的能力。本文选用工作频率固定且与谐振频率相等的LLC谐振变换器(后文称为LLC-DCX)作为前级,同步整流Buck变换器作为后级。为提高变换器的整机效率,本文从多个方面展开了细致的研究工作。(一)为减小LLC-DCX的损耗,本文从四个方面开展了研究工作:(1)研究了矩阵变压器技术,减小了变压器绕组的损耗;(2)分析了变压器副边绕组与PCB线路板连接点的损耗产生的原因,并应用一种新的PCB绕组布局方式,避免了连接点的损耗;(3)采用Ansoft 3D仿真软件对矩阵变压器进行了损耗仿真,为选取矩阵变压器的最优数目提供了依据;(4)分析了LLC-DCX死区时间对效率的影响,优化设计了死区时间。(二)为优化设计Buck变换器,本文从两个方面开展了研究工作:(1)为了减小同步整流Buck变换器线路中寄生电感等参数引起的开关管两端的电压尖峰,降低开关管的电压应力,本文研究了关键回路中解耦电容容值的设计方法;(2)为减小Buck变换器同步整流开管死区时间内的导通损耗,本文研究了减小死区时间时,所需注意的振铃效应与驱动尖峰的问题。(三)为了优化变换器整机效率,以中间母线电压为参变量,对变换器进行了详细的损耗分析,设计了合适的母线电压值。本文研制了270VDC输入,28VDC输出,额定功率1.4k W的两级式航空DC/DC变换器原理样机,验证了上面的理论结果。原理样机满载效率达到了95.1%,功率密度达到了1.5k W/kg。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】南京航空航天大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】张方华

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