论文总字数：28594字

摘 要

本文的主要工作是对一种带隔离变换器的Boost电路的仿真。

首先针对Boost变换器进行了理论上的分析，得到了其升压原理、工作特性和电感电流连续和断续两种状态下的理论波形，了解了Boost变换器在不同工作状态下电流的流通路径和能量的传递状况。随后在PLECS软件中搭建了Boost变换器的仿真模型，设置好参数后改变负载大小，得到了其在电感电流连续和断续状态下的波形图，从波形图的波形和升压比验证了理论分析的正确性。

然后根据Boost变换器的性质设计了隔离型Boost变换器，选用双Boost电路 变压器 整流的结构，可以使低压直流电压变为交流连接变压器后，从变压器输出的交流电再通过整流环节变成高压直流电。同样仿照对Boost变换器的理论分析，对隔离型Boost变换器也进行了分析，得知其理论波形和升压比后在PLECS中搭建了相应的模型，并进行了电感电流连续和断续两种状态下的仿真和验证。

最后，考虑到实际应用中变压器漏感的存在会对电路带来很多危害，设计了相应的箝位电路来消除漏感在开关管上产生的尖峰。又简单设计了相应的高频变压器。

本次设计的创新点有两个，一是该变换器中变压器的变比很小，所以变压器的绕制十分简单，漏感对电路的危害也会很小；二是两个Boost电路并联的结构使得电源电流等于并联的两个电感电流之和，电流纹波较小，而且开关管上流过的电流也比较小，电路的效率比较高。

关键词：电感电流、隔离式变换器、变压器漏感

Abstract

The main work of this paper is to simulate a Boost circuit with isolated converter.

Firstly, the boost converter is analyzed theoretically, and the theoretical waveforms of boost principle, operating characteristics and inductance current in continuous and intermittent states are obtained. The current path and energy transfer status of boost converter under different working conditions are understood. Then the simulation model of boost converter is built in PLECS. After setting the parameters, the load is changed. The waveform of the boost converter is obtained in the continuous and intermittent state of inductance current. The waveform and boost ratio obtained from the waveform verify the correctness of the theoretical analysis.

Then, according to the character of boost converter, an isolated boost converter is designed. The structure of double Boost circuit transformer rectifier can make the low voltage DC voltage change into AC connected transformer, and then the AC output from transformer can be transformed into high voltage DC through rectifying link. Similarly, following the theoretical analysis of boost converter, the isolated boost converter is also analyzed, and the model is built in PLECS after the theoretical waveform and boost ratio are known, and the simulation and verification are carried out under two conditions of continuous and intermittent inductance current.

Finally, considering that the existence of transformer leakage inductance in practical application will be harmful to the circuit, the clamping circuit is designed to eliminate the spike of leakage inductance on the switch tube. The corresponding high frequency transformer is designed simply.

There are two innovations in this design. One is that the transformer's conversion ratio is very small, so the winding of the transformer is very simple and the leakage inductance does little harm to the circuit. The other is that the parallel structure of the two boost circuits makes the power supply current equal to the sum of the two inductance currents in parallel, the current ripple is small, and the current flowing through the switch tube is relatively small, and the efficiency of the circuit is relatively high.

KEY WORDS: inductor current, isolated converter, leakage inductance of transformer

目 录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 Boost变换器的背景及意义 1

1.1.1 Boost变换器的背景 1

1.1.2 Boost变换器的研究意义 2

1.2 Boost变换器的国内外发展概况 3

1.2.1 Boost变换器近年来发展概况 3

1.2.2隔离型Boost变换器国内外发展概况 3

1.3研究内容 4

第二章 Boost变换器 5

2.1 Boost变换器简介 5

2.1.1电路结构 5

2.1.2升压原理 6

2.2 Boost变换器的工作特性 6

2.2.1电感电流连续时的工作特性 6

2.2.2电感电流断续时的工作特性 9

2.3 Boost电路的仿真 12

2.4 本章小结 13

第三章 隔离型Boost变换器 15

3.1 隔离型Boost变换器简介 15

3.1.1电路结构 16

3.1.2运行原理 17

3.2 隔离型Boost变换器的工作特性 19

3.2.1电感电流连续时的工作特性 20

3.2.2电感电流断续时的工作特性 20

3.3 隔离型Boost变换器的仿真 21

3.4 本章小结 23

第四章 隔离型Boost变换器中的变压器 25

4.1变压器漏感 25

4.1.1有漏感情况下的隔离型Boost变换器 25

4.1.2缓冲电路 26

4.2变压器的设计 28

4.2.1设计条件 28

4.2.2 AP法选择磁芯 29

4.2.3 变压器设计图表法 30

4.3本章小结 32

第五章 总结与展望 33

参考文献 35

致谢 37

第一章 绪论

1.1 Boost变换器的背景及意义

1.1.1 Boost变换器的背景

随着时代的发展，电能的发展利用也越发受到关注。有从利用传统的煤炭、石油、天然气等主要能源到使用比如风能、太阳能等新能源的从根本上缓解化石能源日益枯竭的问题的方式，也有人们更加重视的将多余的电能储存起来在必要时再释放的“削峰填谷”式储能方式，还有逆变器技术。

逆变器技术是新能源发电领域的关键技术。从二十世纪五六十年代晶闸管SCR诞生开始，再到1970年左右可关断晶闸管GTO及双极型晶体管BJT的出现，逆变技术开始得到发展和应用，1980年开始，功率场效应管、绝缘栅型晶体管等功率器件的出现为逆变器的大容量发展奠定了基础，又经过电力电子技术、微电子技术和现代控制理论的不断发展与进步，在二十一世纪初，逆变技术经过不断改进，正朝着高频化、高效率、高可靠性、智能化以及高功率密度的方向不端发展^[1]。目前所采用的逆变技术通常采用IGBT、MOSFET、GTO等功率型开关器件，逆变技术的控制电路采用的是数字信号处理器（DSP）控制。发展到现在为止，逆变器已经深入到各种各样的场合，例如蓄电池、太阳能电池和燃料电池等新能源发电的场合，直流发电机中也可以见到逆变器的身影。随着人们对逆变技术的重视，也给各行各业带来了很多好处，例如在工业发展、科研事业和军工制造领域带来了性价比更高且效果更好的技术，甚至还推动了整个电源行业的整体进步。图1.1是一种全自动逆变电源。

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