断续模式下的半无桥Boost PFC变换器设计

半无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器凭借其桥臂无直通风险的优势,广泛应用于军工、医疗等高可靠性应用场合。电流断续模式(DCM)下,Boost PFC变换器具有零电流开通、二极管无反向恢复等优点。针对传统控制方式下输入电压过高导致的电流畸变和功率因数降低等问题,首先在恒定占空比控制的基础上详细推导了变占空比的控制方式,从而在全范围内提高功率因数。其次,为解决传统的半无桥Boost PFC变换器使用2个功率电感带来的系统体积、占板面积大等问题,采用完全解耦的磁集成方式来提高功率密度。最后,搭建了1台150 W基于完全解耦磁集成的半无桥Boost PFC变换器,实验验证了所提方案的有效性。

电除尘高压电源LCC变换器电流断续模式分析

为了克服串联谐振、并联谐振及LCC串并联谐振连续模式应用于高压大功率静电除尘电源方面的不足,采用LCC串并联电流断续模式进行设计。基于断续电流模式下的电路模型,采用时域状态法对串并联谐振变换器工作方式进行分析和数学描述,推导得出了变换器特性解析表达式,探讨了串并联电容比值对变换器输出电压的影响,深入研究了电流断续电流模式下变换器的电压增益以及效率特性。结果表明:电流断续工作模式实现了开关管的全时零电流开通及零电流/零电压关断;增加串并联电容的比值m,可以增大输出电压,但会降低效率;在一定的范围内增大开关频率可增大电压基准增益进而提高效率。仿真及样机实验表明:所做理论分析正确,将采用电流断续工作模式的LCC变换器在应用于电除尘高压大功率电源可行。

断续模式单电感双输出Buck功率因数校正变换器

传统多路输出功率因数校正(PFC)变换器多由前级PFC变换器级联多个DC-DC变换器的两级变换组成,成本高、体积大。提出了一种单级变换的单电感双输出(SIDO)Buck PFC变换器及其控制策略,并分析了其工作特性。通过对电感的分时复用控制,实现了两个输出支路的独立控制。电感电流工作在断续模式(DCM),消除了各路的交叉影响,相对于传统两级变换的多路输出PFC变换器,减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。实验结果验证了此变换器高效率、高功率因数以及两个输出支路的高输出准确度控制特性。

介质阻挡放电的分段负载模型和断续模式能量压缩方法

为优化大气压介质阻挡放电表面处理效果,提出了一种向放电负载注入断续电流实现能量压缩的方法。根据负载介质等效电容在放电和不放电阶段的不同形成机理,对传统负载模型的介质电容进行拆分,建立了一种分段负载模型及其参数测量方法。然后,利用断续电流模式谐振变换器的状态运行轨迹,并结合分段负载模型,推导出了谐振电感对有效放电时间的控制函数。最后,搭建了一台350 W谐振电源样机进行实验,实验结果表明：分段负载模型比传统负载模型更准确地描述了负载有效放电时间和能量压缩特性;通过调节断续电流模式谐振变换器的谐振电感,在功率为250 W和350 W、频率为20～40 kHz范围内实现了可控的能量压缩;在各个能量密度和工作频率下,被处理材料的表面亲水性随有效放电时间的缩短而增强。

电流断续模式Boost功率因数校正变换器的变占空比控制

DCM Boost PFC变换器具有开关管零电流开通、二极管无反向恢复和开关频率恒定等优点,但是当在半个输入周期内占空比恒定时,其输入功率因数较低。本文推导了DCM Boost PFC变换器的输入电流和PF值的表达式,并提出一种变占空比控制的方法,可以在全输入电压范围内将PF值提高到接近于1。为了简化电路实现,本文进一步给出一种拟合占空比的方法。与定占空比控制相比,所提出的变占空比控制方法还具有输出电压纹波小和效率高等优点。实验结果验证了理论分析的正确性。

一种变占空比控制电流断续模式Boost功率因数校正变换器的仿真研究

电感电流断续模式Boost功率因数校正变换器已广泛应用于各类电力电子装置中。为进一步提高变换器的输入功率因数、减小谐波污染,设计了一种基于平均电流的变占空比控制的电流断续模式Boost功率因数变换器。通过研究恒定占空比控制的变换器基本原理,推导出一种变占空比控制的方式,设计了合理的电路参数并搭建了仿真电路模型。仿真结果证明,该变占空比控制的方法能提高变换器的输入功率因数,减小谐波畸变。

一种BUCK断续模式太阳能控制系统的设计与实现

为了实现太阳能资源在未来电动车控制系统中的合理应用,以及太阳能控制系统传输特性的稳定精度,基于降压斩波电路,利用电感电流断续模式设计了一种3 000 W大功率MPPT太阳能控制系统。通过分析BUCK电路的连续模式与断续模式在输入条件持续变化下不同的输出特性,对主电路在不同输入电压条件下的输出电流进行了测试比较,测试结果表明:断续模式的输出电压稳定,其纹波小于5%,系统的输出特性符合相关标准的技术要求,得出电流电感断续模式更加符合设计要求。

电感电流断续模式LCC谐振变换器基于模式分界图的优化设计

LCC谐振变换器工作于谐振电感电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)能够实现开关管的零电流开关,因而适用于以IGBT作为开关器件的大功率供电场合。现有文献针对该变换器参数的设计方法通常需要反复试凑,而且设计过程主要优化的是变换器的满载效率,并没有考虑全负载范围。为了解决这些问题,该文提出一种基于变换器模式分界图的设计方法。针对DCM模式的LCC谐振变换器,这种设计方法不需反复试凑,设计得到的参数能够使得在全负载范围内谐振回路环流相对较小,变换器效率较高。论文最后以两台输出均为5 kW/50 V,但变换器参数不同的样机进行了对比实验,验证了该设计方法的正确性。

断续模式无桥Boost PFC变换器的研究

相较于传统的Boost PFC变换器,无桥Boost PFC变换器省略了开关管前的整流桥,大大提高了变换器的效率。首先主要讨论电流断续模式下无桥Boost PFC的工作原理,推导理想状态下其PF的表达式和电感的计算,探讨实际工作中电路寄生参数对电感电流畸变的影响。然后针对DCM Boost PFC仅适用于中小功率场合这一缺点,引入了交错并联技术,提升了电路的功率量级。最后分别完成了单路500 W和两路交错1 kW的变换器样机实验,实验结果验证了理论分析的正确性。

串联谐振变换器断续模式下的建模和控制

建立串联谐振DC-DC变换器在断续模式(DCM)下的等效电路,采用注入-吸收电流的方法得到了串联谐振变换器在断续模式下控制到输出的小信号传递函数。通过仿真变换器输出波形与传递函数开环输出波形,验证了所推导的传递函数的正确性。通过Matlab SISOTOOL工具得到其开环幅频特性曲线和相频特性曲线,在此基础上优化设计了变换器控制环路的补偿网络,在补偿器控制下,系统的穿越频率为4.52 k Hz,幅值裕度是53.3 d B,相角裕度是78.3°,提高了系统的稳定性和瞬态响应。

双Buck逆变电路电流断续模式研究

首先阐述了双Buck逆变电路的工作原理,在MOSFET开关管电流滞环控制型双Buck式电路连续模式基础上,分析了电感电流的双向性,研究了双Buck逆变电路断续模式的两种状态。最后给出了断续模式下两种状态的实验波形,进一步证明了理论分析的正确性。

多相交错并联BUCK变换器断续模式下的自举分析

针对多相交错并联BUCK变换器中功率开关管电位浮动的问题对驱动电路中的自举部分进行了研究。当电感电流断续时,续流时间很短,导致自举电容充电时间过短,驱动电路自举困难。根据多相交错并联BUCK变换器输出滤波电容在一个开关周期内的电荷增加量和减少量相等这一理论,推导了单相及多相时电感电流的续流时间,指出了并联相数、输入输出电压比、滤波电感、开关周期以及负载均为影响电路自举的因素。最后,设计完成了一台400W两相交错并联BUCK变换器,进行了单相和两相交错并联的实验,验证了理论分析的正确性。

并联谐振变流器电流断续模式的应用

针对高压高频大功率应用场合高压变压器寄生参数对变流器工作过程的重要影响,变流器采用了谐振式工作方式,利用高压变压器的漏感和寄生电容组成了并联谐振网络.为了减小高频大功率条件下功率器件的开关损耗,采用断续电流模式,实现了功率器件的零电流开通和零电压零电流关断.通过对容性滤波并联谐振变流器断续电流模式的分析和数学描述,推导得到了变流器特性的解析表达式,详细分析了变流器的稳压和调压特性,分析结果为高压高频大功率应用场合变流器的设计提供了理论依据.构建了一台50kV/22kW的实验样机,通过实验验证了理论分析的正确性.

基于UC3852的限频临界断续模式APFC

通过对临界断续模式有源功率因数校正(APFC)工作原理的分析,指出了该种变换器由于开关频率可变,在高输入电压时将增加开关损耗以及EMI滤波难度。提出了利用控制芯片UC3852N限制开关频率以优化变换性能的方案。通过所研制的一台300W样机,证实了该方案的可行性。

Buck⁃Boost变换器断续模式下的分数阶建模与分析

在对Buck⁃Boost变换器运行于电感电流断续模式下的工作特性进行精确分析时,考虑到实际电感和实际电容本质上是分数阶的事实,建立该模式下变换器的分数阶数学仿真模型并进行研究。首先,根据分数阶微积分理论推导出变换器的分数阶状态空间模型以及传递函数;然后,基于改进的Oustaloup分数阶微积分滤波器近似算法封装分数阶积分模块,并在此模块基础上构建变换器的分数阶数学仿真模型;最后,在Matlab/Simulink环境下,进行数值仿真。仿真结果表明,相较于整数阶模型,分数阶数学仿真模型能够更加精确地描述Buck⁃Boost变换器运行于电感电流断续模式下的工作特性。

电流断续模式Boost PFC峰值电流控制

峰值电流控制是Boost PFC(升压功率因数校正)变换器常用的一种控制方式,但大多用于电流连续模式(CCM)。电流断续模式(DCM)使用正弦峰值拟合曲线时,存在电流的平均值曲线不能为正弦、功率因数(PF)较低问题。为此,文章通过推算DCM模式下的电流特性,修正了峰值拟合曲线;使用该峰值曲线进行控制,不仅可提高功率因数,而且在一定程度上构成了对电感电流的闭环控制,提高了电路的可靠性。PSIM仿真和样机实验结果证明了该方法的有效性。

反激式AC/AC变换器断续模式及参数设计

对反激式AC/AC变换器在断续模式(Discontinued Current Mode)下的工作状态进行了详细分析,给出了变换器工作在断续状态下的临界条件和输出电压,设计了开关及各元件的工作参数,搭建仿真电路.通过对仿真结果与理论计算进行对比,表明所提出的DCM工作模式下的计算公式是正确的,可应用在DCM型反激交流电源的设计当中.

脉冲序列控制电流断续模式Buck变换器的动力学建模与边界碰撞分岔

通过建立一个开关周期内输出电容电荷变化量对应的输出电压变化量,建立了工作于电感电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)的脉冲序列(pulse train,PT)控制Buck变换器的近似离散时间模型,研究了负载电阻及输入电压变化时PT控制DCM Buck变换器的边界碰撞分岔行为.通过构造相应的迭代映射曲线,分别分析了不同负载电阻时PT控制DCM Buck变换器的周期1、周期2和周期3运行轨迹的不动点稳定性,揭示了PT控制DCM Buck变换器在不同周期态时的边界碰撞分岔的形成机理.研究结果表明,随参数变化,PT控制DCM Buck变换器始终运行在不同的周期态,各周期态的切换由边界碰撞分岔引起,李雅谱诺夫指数始终小于零.利用PSIM电路仿真软件,给出了不同负载电阻时的时域波形和相轨图.实验结果验证了理论分析和仿真结果的正确性,同时说明了本文动力学建模的可行性.

基于分数阶微积分的电感电流断续模式下Boost变换器的建模与分析

基于实际电容和实际电感在本质上是分数阶的事实,采用分数阶微积分理论建立电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶数学模型.依据状态平均建模方法,建立电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶状态平均模型,并进行理论分析.然后,比较电感电流断续模式下Boost变换器的分数阶模型与整数阶模型的区别.最后,基于分数阶微积分的改进Oustaloup滤波器算法,建立电感电流断续模式下Boost变换器分数阶模型的Matlab/Simulink仿真模型,并进行数值仿真分析以验证分数阶建模与理论分析的正确性.

C-filter LCC断续工作模式逆变桥损耗分析

工作于谐振电流断续模式(DCM)的容性滤波LCC谐振变换器易实现软开关,能可靠高效地工作。同时,它具有优良的调压特性,拓扑上无需输出滤波电感,适用于高压大功率场合。然而,目前缺少开关管损耗的分析和计算方法,导致工程上难以实现可靠的系统热设计。针对工作于DCM下的容性滤波LCC谐振变换器,进行了逆变桥部分的开关管损耗分析。利用谐振电流的封闭表达式及开关管的特性数据,得到了开关管损耗的理论计算方法。最后,以一个输出指标为直流3.6 kV/0.3 A的谐振变换器为例,给出了逆变桥IGBT的理论计算和实验测量损耗结果,验证了理论计算的有正确性。