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研究生: 王景弘
Jing-Hong Wang
論文名稱: 三階降壓型轉換器之研製
Study and Implementation of a Three Level Buck Converter
指導教授: 邱煌仁
Huang-Jen Chiu
謝耀慶
Yao-Ching Hsieh
口試委員: 林景源
Jing-Yuan Lin
林長華
Chang-Hua Lin
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 電資學院 - 電子工程系
Department of Electronic and Computer Engineering
論文出版年: 2016
畢業學年度: 104
語文別: 中文
論文頁數: 67
中文關鍵詞: 三階降壓型直流-直流轉換器高壓輸入均壓
外文關鍵詞: Three-level buck DC-DC converter, high input voltage, voltage balancing
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本論文主要研製三階降壓型直流-直流轉換器,此電路架構功率開關元件電壓應力為輸入電壓的一半,因此適用於高電壓輸入場合及有利於功率開關元件之選用,不僅降低了零件耐壓的限制,還擁有減少輸出電壓和電感電流漣波的好處。本文介紹三階降壓型轉換器之動作原理,利用數位信號處理將控制器數位化,以及應用DSP於三階降壓型轉換器之均壓分析。最後實作出一台輸入直流電壓為750~1000 V、輸出直流電壓為200 V、滿載電流5 A、最大輸出功率為1kW之轉換器。


This thesis presents the study and implementation of a three-level buck DC-DC converter. The voltage stress of the power switch is equal to half of the input voltage. Therefore, it is suitable for high input-voltage applications, and is easy to choose the power switch device.
Firstly, operation principles of the three-level buck converter is analyzed and introduced. The controller is implemented by a DSP to realize the digital control. Besides, the voltage balancing of the three -level buck converter is analyzed and designed.
Finally, a prototype circuit is implemented with the specification of 1kW rated power, and 200V output voltage, 1kV input voltage. The full-load efficiency is up to 95%. The voltage stress of the power switch device is selected as 800V. As a result, the feasibility for this DC-DC converter architecture is verified.

摘要 Abstract 誌 謝 目錄 圖目錄 表目錄 第一章 緒論 1.1 研究動機與目的 1.2 內文架構簡述 第二章 三階直流-直流轉換器介紹與探討 2.1 轉換器型式說明與介紹 2.1.1 串接全橋式多階轉換器 2.1.2 電容中性點箝位式多階轉換器 2.1.3 二極體箝位式多階轉換器 2.2 三階降壓型轉換器動作分析 2.3 分壓電容不均壓之探討 2.4 三階降壓型轉換器之特性 第三章 三階降壓型轉換器電路參數設計 3.1功率元件參數設計 3.1.1 電路規格 3.1.2 功率開關與功率二極體 3.1.3 濾波儲能電感 3.1.4 輸出電容 3.2 驅動電路設計 3.3 數位控制級介紹與設計 3.3.1 數位控制級設計 3.3.2 輸出電壓取樣電路 3.3.3 輸入電壓及分壓電容取樣電路 3.4 分壓電容平衡控制 3.5 系統流程規劃 3.5.1 系統控制流程 3.5.2 系統暫存器初始化流程 3.5.3 中斷服務程序 3.6 損耗分析 3.6.1 功率開關損耗 3.6.2 二極體損耗 3.6.3 濾波電感損耗 第四章 實驗數據與結果 4.1 三階降壓型轉換器實驗波形與數據 4.1.1 實驗波形 4.1.2 實驗數據 第五章 結論與未來展望 5.1 結論 5.2 未來展望 參考文獻

[1] Jean Paulo Rodrigues, Samir Ahmad Mussa, Marcelo Lobo Heldwein, and Arnaldo Jos´e Perin, “Three-Level ZVS Active Clamping PWM for the DC–DC Buck Converter”, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 24, no. 10, October 2009.
[2] Fausto F. Perez-Guerrero, K. Venkatesan, B. Ray, and Richard L. Patterson, “Low Temperature Performance of A Closed Loop Three-Level Buck Converter”, IEEE 1999 International Conference on Power Electronics and Drive Systems, PEDS’99, July 1999, Hong Kong.
[3] Christoph Carstensen, and Jurgen Biela, “A Three-Level Buck Converter With a Wide Voltage Operation Range for Hardware-in-the-Loop Test Systems”, IEEE Transactions on Power Electronics, vol. 31, no. 9, September 2016.
[4] Milan Ilic, Bryce Hesterman, and Dragon Maksimovic, “Interleaved Zero Current Transition Three-Level Buck Converter”, Twenty-First Annual IEEE Applied Power Electronics Conference and Exposition, 2006.
[5] David Reusch, Fred C. Lee, Ming Xu, “Three Level Buck Converter with Control and Soft Startup”, IEEE Energy Conversion Congress and Exposition, 2009.
[6] 陳基漳,新式3階段切換技術應用於直流/直流轉換器及直流/交流變流器之設計,國立交通大學電機與資訊學院電機與控制學程碩士論文,2005年。
[7] 阮新波,危健,薛雅麗,非隔離三電平變換器中分壓電容均壓的一種方法,中國電機工程學報,第23卷第10期,2003年10月。
[8] 林園開,順滑模態量化控制應用於三階降壓式電力轉換器,國立中山大學電機工程學系碩士論文,2007年。
[9] 胡國英,江文莊,三階降壓型轉換器之均壓均流分析,國立台北科技大學研討會論文,中華民國第三十一屆電力工程研討會,2010年12月
[10] 梁適安,交換式電源供給器之理論與實務設計,修訂版,台北:全華圖書,2008年。
[11] 吳義利,切換式電源轉換器,初版,高雄:文笙書局,2012年。
[12] 薛雅麗,阮新波,輸入輸出共地的Buck三電平變換器,南京航空航天大學學報,第36卷第三期,2004年6月。
[13] Infineon, "SPP17N80C3", Cool MOS™ Power Transistor, Data Sheet, 2011.
[14] ST Microelectronics, “STTH8R06”, Turbo 2 ultrafast high voltage rectifier, Data Sheet, 2006.
[15] Micrel, “MIC-4424”, Dual 3A-Peak Low-Side MOSFET Driver, Datasheet, 2005.
[16] Avago Technology, “HCPL-3120”, 2.5Amp Output Current IGBT Gate Driver Optocoupler, Datasheet, 2013.
[17] Texas Instruments, “TMS320F28035 Piccolo Microcontrollers”, Datasheet, 2011.
[18] Texas Instruments, “TMS320xF2802x, 2803x Piccolo Analog-to-Digital Converter (ADC) and Comparator”, Application Report, 2011.
[19] Texas Instruments, "C28x Digital Power Library", Module User’s Guide, 2011.
[20] Avago Technologies, “HCNR-201”, High-Linearity Analog Optocouplers, Datasheet, 2014.
[21] TDK, “Ferrite for Switching Power Supplies,” Datasheet, Apr 2011.

無法下載圖示 全文公開日期 2021/07/25 (校內網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (校外網路)
全文公開日期 本全文未授權公開 (國家圖書館:臺灣博碩士論文系統)
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