5kW软开关DC/DC电源研究：全桥变换器与ZVS/ZVZCS技术

"本文详细探讨了5kW全桥软开关DC/DC电源的设计与分析，主要涉及软开关技术、全桥电路的硬开关与软开关实现、控制策略以及实验验证。作者施贻蒙在导师陈国柱的指导下，对开关损耗问题进行了深入研究，旨在提高变流器的效率和开关频率。" 在电力电子领域，开关损耗是制约变流器性能的重要因素，特别是在追求小型化和轻量化的趋势下。软开关技术因其能有效降低开关损耗而备受关注。它通过特定的控制策略使开关器件在零电压或零电流状态下切换，从而减少开关过程中的能量损失，提高转换效率，同时允许更高的开关频率。 文章首先对软开关技术进行了概述，包括其工作原理和发展历程，特别是新型的控制型软开关技术。接着，第二章深入分析了全桥电路，比较了全桥硬开关和软开关电路。硬开关电路由于存在明显的开关损耗，而软开关电路则通过零电压开关（ZVS）和零电流开关（ZVZCS）来改善这一情况。作者详细对比了几种常见的软开关拓扑结构，如移相全桥和有限双极性，探讨了它们的工作机制、实现方法、效率以及适用场景。 第三章讨论了全桥软开关的控制策略，包括移相全桥和有限双极性策略，分析了它们对软开关效果的影响。此外，文章还介绍了开关电源的典型控制方式，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，提供了设计思路和步骤。通过建立的小信号模型，作者分析了软开关技术对PWM硬开关全桥电路小信号模型的影响。 第四章详细阐述了5kW电力操作电源的具体设计流程，包括方案选择、磁设计、控制环路设计以及副边整流电压尖峰的抑制等关键环节，这些都是确保系统高效、稳定运行的重要部分。 最后一章，即第五章，作者通过实验波形和数据分析验证了理论设计的正确性和有效性。实验使用了 Tektronix DP04032、RIGOL DS5202CA 示波器、VC890D 万用表和 SENTRY ST530 红外测温仪等设备，这些实验结果进一步巩固了软开关技术在大功率开关电源应用中的优势。 该文深入研究了5kW全桥软开关DC/DC电源的设计理论和实践，对于理解和应用软开关技术，优化变流器设计具有重要参考价值。关键词包括：软开关、全桥DC/DC变流器、零电压开关、零电流开关、平均电流模式控制以及移相全桥。