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研究生:李昀叡
研究生(外文):YUN-RUEY LEE
論文名稱:使用寬能隙元件之多階諧振式 雙向直流轉換器
論文名稱(外文):Multi-Level Bi-Directional Resonant DC Converter with Wide-Bandgap Component
指導教授:邱煌仁林景源林景源引用關係黃仁宏黃仁宏引用關係
指導教授(外文):Huang-Jen ChiuJing-Yuan LinRen-Hong Huang
口試委員:邱煌仁林景源黃仁宏楊宗銘
口試委員(外文):Huang-Jen ChiuJing-Yuan LinRen-Hong HuangChung-Ming Young
口試日期:2019-07-10
學位類別:碩士
校院名稱:國立臺灣科技大學
系所名稱:電子工程系
學門:工程學門
學類:電資工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2019
畢業學年度:107
語文別:中文
論文頁數:56
中文關鍵詞:多階式轉換器高壓輸入均壓氮化鎵
外文關鍵詞:Multi-Level converterHigh input voltageVoltage balancingGaN
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本論文旨在以氮化鎵開關元件研製一多階式串聯-串聯諧振式雙向直流-直流轉換器,此電路架構一次側與二次側所有元件皆為對稱型放置設計,並透過三階箝位架構,使功率開關元件電壓應力為輸入電壓的一半,因此得以選用耐壓較低但切換損耗較低之氮化鎵功率開關。
本論文實際完成一輸出功率3.3kW,輸入800V、輸出800V的高壓雙向隔離型之半橋串聯-串聯諧振式轉換器並使用耐壓僅650V的氮化鎵開關元件來驗證此架構降低電壓應力的功能,最後實驗結果顯示滿載效率可達到96%以上。
This thesis aims to develop a Multi-Level Bi-Directional resonant DC converter with GaN Component. The circuit structure is symmetrical between the primary and secondary sides. By using Three-Level clamping structure, the voltage stress of the power switching element is half of the input voltage. So GaN power switch with lower voltage rating but lower switching loss can be selected.
This thesis completes a high voltage Bi-Directional Series-Series half bridge Resonant DC-DC Converter with the specifications : output power of 3.3 kW, input voltage 800V, output voltage 800V. A 650V GaN component is used to verify the low voltage stress of this architecture. The final experimental results show that the full load efficiency can reach more than 96%.
II
摘要 II
Abstract IV
誌 謝 V
目錄 VI
圖目錄 IX
表目錄 XIII
第一章 緒論 1
1.1 研究動機與目的 1
1.2 章節大綱 2
第二章 多階式架構簡介 3
2.1 多階式轉換器 3
2.1.1 電容中性點箝位 4
2.1.2 二極體箝位 6
2.1.3 二極體電容箝位 7
2.2 二極體電容箝位動作區間 8
第三章 多階諧振式雙向直流轉換器 14
3.1 多階諧振式雙向直流轉換器架構 14
3.2 多階諧振式雙向直流轉換器動作區間分析 16
第四章 電路參數設計 25
4.1 電路規格制定 25
4.2 變壓器設計 25
4.3 諧振槽設計 29
4.3.1 串聯-串聯諧振轉換器電壓增益函數 29
4.3.2 諧振電感與諧振電容設計 31
4.4 功率元件設計 32
4.4.1 氮化鎵元件介紹 32
4.4.2 功率開關選用 33
4.4.3 驅動電路設計 35
4.5 被動元件設計 36
4.5.1 輸出電容 36
4.5.2 箝位電容 36
4.5.3 箝位二極體 37
第五章 實驗量測結果與數據 38
5.1 實驗波形 38
5.1.1 順向模式實驗波形 39
5.1.2 逆向模式實驗波形 45
5.2 實驗數據結論 50
第六章 結論與未來展望 52
6.1 結論 52
6.2 未來展望 53
參考文獻 54
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