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研究生: 杜維洋
Wei-Yang Du
論文名稱: 三階半橋式串聯-串聯諧振轉換器
Three-level Half-bridge Series-Series Resonant Converter
指導教授: 邱煌仁
Huang-Jen Chiu
口試委員: 張佑丞
謝耀慶
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: 2022
畢業學年度: 110
語文別: 中文
論文頁數: 63
中文關鍵詞: 直流微電網系統多階串聯-串聯諧振轉換器柔切技術元件電壓應力均壓固態變壓器
外文關鍵詞: DC Micro-grid Systems, Multi-level Series Resonant Converter, Soft Switching Technology, Components Voltage Stress Equalization, Solid state transformer
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  • 本論文旨在研製一台應用於直流微電網之三階半橋式串聯-串聯諧振轉換器,其兩側的元件皆為對稱,利用三階電路架構來降低元件應力,並透過箝位二極體及箝位電容,來平衡開關元件上的應力,再搭配適合的諧振槽設計,來讓功率開關達成零電壓切換,以利於減少切換損失,在二次側方面,則加入同步整流進一步減少損失,來提高整體電路效率。
    本論文實際完成一台規格為輸出功率1.5 kW、輸入電壓1 kV、輸出電壓420 V及輸出電流3.5 A的三階半橋式串聯-串聯諧振轉換器,並搭配數位信號處理器實現,實驗結果顯示效率可達到97 %以上。

    關鍵字:直流微電網系統、多階串聯-串聯諧振轉換器、柔切技術、元件電壓應力均壓、固態變壓器。


    This thesis aims to develop a three-level half-bridge series-series resonant converter for DC high-voltage micro-grid. All components at the primary and secondary sides are the same. The clamped diode and capacitor can balance voltage stresses on all components. With the proper design of the resonant tanks. It achieves quasi-zero-current switching to reduce the switching loss. On the secondary side, synchronous rectification is added to further reduce losses and improve circuit efficiency.
    The circuit specifications are 1.5 kW rated power, 1 kV input voltage, 420 V output voltage, and 3.5 A output current. A digital signal processor (DSP) chip is used to realize the digital controller of this converter. The measured efficiency can be up to 97 % under different load conditions.

    Keywords: DC Micro-grid Systems, Multi-level Series Resonant Converter, Soft Switching Technology, Components Voltage Stress Equalization, Solid state transformer.

    頁數 摘要 i Abstract ii 誌 謝 iii 目錄 iv 圖索引 vii 表索引 x 第一章 緒論 1 1.1 研究動機與相關說明 1 1.2 章節大綱 5 第二章 三階半橋式串聯-串聯諧振轉換器 6 2.1 主電路架構說明 6 2.2 電路諧振槽特性分析 17 2.2.1 Duty值對電路影響 18 2.2.2 K值對電路影響 21 2.2.3 Q值對電路影響 21 2.3 柔性切換介紹與說明 22 第三章 電路硬體設計 26 3.1 電路規格 26 3.2 諧振槽與相關參數設計 26 3.3 變壓器設計 29 3.4 被動元件設計與選用 32 3.4.1 箝位電容 32 3.4.2 箝位二極體 34 3.4.3 輸入與輸出電容 34 3.5 主動元件設計 35 第四章 數位控制信號設計 36 4.1 控制架構相關介紹 36 4.2 韌體流程規劃說明 37 第五章 模擬與實作驗證 40 5.1 模擬結果 40 5.2 實驗波形 44 5.3 實驗數據 47 第六章 結論與未來展望 48 6.1 結論 48 6.2 未來展望 49 參考文獻 50

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