5kW全桥软开关DC/DC电源设计与分析

"这篇硕士学位论文主要探讨了5kW全桥软开关DC/DC电源的设计与分析，由浙江大学电气工程学院的施贻蒙撰写，导师为陈国柱教授。论文详细研究了软开关技术在降低开关损耗和提高变流器效率中的作用，以及其在小型化和轻量化电源中的应用。" 在开关电源领域，数字调制技术是核心之一，它涉及到功率变换部分的设计。无源功率因素校正电路是开关电源前端的重要组成部分，目的是提升系统的功率因数并减少谐波失真。文中提到了两种无源功率因数校正电路：一种是LC滤波器接在三相整流桥前端的△形电容配置，另一种则是PFC电感接在整流桥输出端。前者可以实现较高的功率因数但母线电压会随负载变化，而后者则简化了电路但功率因数和电流总谐波失真（THD）可能较高。实际应用中需根据可靠性、复杂度和成本综合考虑。 主功率变换部分通常由功率开关管和主变压器构成。论文中选择了欧派克(eupec)的1200V，200A IGBT模块FF200R12KS4，确保了足够的余量以保证模块的安全稳定运行。IGBT模块的选择是基于成本和安全性的平衡。 软开关技术是提高开关电源效率的关键，它可以降低开关损耗，允许更高的开关频率，从而实现变流器的小型化。论文详细对比了全桥硬开关和软开关电路，包括零电压开关（ZVS）和零电压零电流开关（ZVZCS）的实现方法，分析了它们的适用场景、效率和优缺点。此外，论文还讨论了全桥软开关的两种控制策略——移相全桥和有限双极性，以及开关电源的控制方式，如电压模式控制、峰值电流模式和平均电流模式控制，特别强调了平均电流模式控制的优势和设计流程。 在具体设计阶段，论文涵盖了5kW电力操作电源的方案选择、磁设计、控制环路设计和副边整流电压尖峰吸收等关键步骤。实验结果验证了理论分析和设计方案的正确性，进一步证明了软开关技术在提高电源性能方面的有效性。 关键词涉及软开关技术、全桥DC/DC变流器、零电压开关、零电流开关、平均电流模式控制和移相全桥，这些都是开关电源领域的核心技术。