LLC谐振变换器污水处理电源的研制

【摘要】：OH高级氧化法污水处理电源是一种中等功率的整流设备,其主要功能是在混聚合硼钻石电极间提供电场,从而在电极周围产生强氧化自由基OH。这些自由基将污水中的有机物彻底氧化为二氧化碳和水。 本文首先对污水处理电源的发展现状做简要的分析,通过与PWM变换器、串联谐振变换器、并联谐振变换器、串并联谐振变换器的比较分析可知,LLC谐振变换器输入电压范围宽,可在整个负载范围内使主功率开关管实现零电压开通(ZVS)、次级整流二极管实现零电流关断(ZCS),其效率高、功率密度高的特点可以很好的满足OH高级氧化法对电源设备的要求。 本文重点研究LLC谐振变换器式污水处理电源的研制与开发,在对其工作过程详细分析的基础上,利用基频分量法(FHA)建立变换器的数学模型进行稳态分析,推导出其输入阻抗、输入-输出增益、空载特性和短路特性等,分析系统中各参数对变换器工作过程的作用与影响。 其次,利用PSIM搭建LLC谐振变换器的仿真模型,仿真结果表明LLC谐振变换器的主功率开关管与次级整流二极管在很大负载范围内均可分别实现零电压开通(ZVS)与零电流关断(ZCS)软开关,仿真的结果验证了理论分析的准确性。 最后,在理论分析与仿真的基础上,为进一步验证分析结果的正确性,本文对LLC谐振变换器进行了综合设计,制作了一台150V、40A的功率模块,同时以TMS320F28035为核心设计控制回路,实验结果与实验数据均验证理论分析的正确性。 【关键词】：污水处理电源 LLC谐振变换器 基频分量法 软开关
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TM46
【目录】：

• 致谢5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-10
• 1 引言10-13
• 1.1 课题研究的背景10-12
• 1.2 课题研究的意义12
• 1.3 本课题研究的主要内容12-13
• 2 DC/DC变换器工作原理13-19
• 2.1 常用谐振变换器的比较13-16
• 2.1.1 串联谐振变换器SRC13-15
• 2.1.2 并联谐振变换器PRC15
• 2.1.3 串并联谐振变换器SPRC15-16
• 2.2 PWM变换器与谐振变换器的比较16-18
• 2.2.1 常用PWM变换器16-17
• 2.2.2 PWM变换器与谐振变换器的比较17-18
• 2.3 本章小结18-19
• 3 LLC谐振变换器建模与分析19-32
• 3.1 LLC谐振变换器的拓扑结构19-22
• 3.2 LLC谐振变换器的建模分析22-26
• 3.2.1 开关网络N_S的稳态模型23
• 3.2.2 整流网络N_R和低通滤波网络N_F的稳态模型23-24
• 3.2.3 LLC谐振变换器直流增益分析24-26
• 3.3 谐振参数对LLC性能的影响分析26-27
• 3.3.1 K值的影响26-27
• 3.3.2 Q值的影响27
• 3.4 LLC谐振变换器的空载特性27-30
• 3.5 LLC谐振变换器的短路特性30
• 3.6 本章小结30-32
• 4 LLC谐振变换器的系统设计32-40
• 4.1 设计指标32
• 4.2 LLC谐振变换器参数计算32-35
• 4.2.1 预估效率32-33
• 4.2.2 输入电压范围33
• 4.2.3 谐振网络的直流电压增益33
• 4.2.4 变压器设计33-34
• 4.2.5 设计谐振网络参数34-35
• 4.2.6 谐振电容设计35
• 4.3 数字控制系统设计35-39
• 4.3.1 数字控制系统硬件设计35-36
• 4.3.2 数字控制系统软件设计36-39
• 4.4 本章小结39-40
• 5 LLC谐振变换器仿真与实验40-46
• 5.1 仿真验证40-42
• 5.1.1 工作原理仿真40-42
• 5.1.2 启动特性仿真42
• 5.2 实验结果42-44
• 5.3 本章小结44-46
• 6 结论与展望46-48
• 6.1 结论46
• 6.2 未来工作展望46-48
• 参考文献48-51
• 作者简历51-53
• 学位论文数据集53

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