具有低输出电流纹波的高功率因数Cuk PFC变换器

工作于输入电感电流断续模式的Cuk功率因数校正(PFC)变换器,在半个工频周期内占空比恒定时,其输入电流存在谐波畸变,功率因数(PF)较低。针对此问题,研究了工作于输入电感电流断续模式、输出电感电流连续模式的Cuk PFC变换器。通过推导输入电流和PF值的表达式,设计了一种基于变占空比控制的Cuk PFC变换器,可保证在宽输入电压范围内使PF值接近于1,且减小器件的电流应力。通过占空比拟合的方法简化了控制电路的设计。充分利用了Cuk变换器输出电流无脉动、纹波小的特点,实现了低纹波的恒流输出。最后,通过仿真和实验对定占空比控制的Cuk PFC变换器与提出的变占空比控制Cuk PFC变换器进行了性能对比,验证了理论分析的正确性。

具有高增益低输出电流纹波的Buck-Boost变换器

为提升Buck-Boost变换器的电压增益,减小输出电流脉动,采用拓扑组合的方法,在Buck-Boost变换器的基础上,加入电容-二极管-电感结构,实现低输出电流纹波特性,同时引入耦合电感升压结构来提高变换器的电压增益,构成一种具有低输出电流纹波的高增益Buck-Boost变换器.在耦合电感等效变压器模型的基础上,分析变换器主要工作原理和工作性能.通过仿真和实验搭建了一台150W的样机验证理论分析的正确性.研究结果表明:所提变换器具有较高的电压增益和较低的开关管电压应力,输出电流具有非常低的电流纹波,可适用于低纹波输出场合.

基于堆叠滤波结构的高电压比低纹波隔离型DC-DC制氢变换器

氢能是未来新能源电力系统中一种重要的储能方式,DC-DC制氢变换器则是连接新能源系统直流母线和电解槽的关键设备。在制氢这种大电流应用场景中,现有的大电流DC-DC变换器拓扑通常难以兼顾高效率、高电压转换比和低输出电流纹波等指标要求。为此该文提出一种基于堆叠滤波结构的DC-DC制氢变换器,该堆叠滤波结构是简单的软开关电路,具有低功耗特点,可并联于变换器输出侧有源补偿输出电流纹波,使得纹波消除不再依赖繁重的无源滤波器和高开关频率,从而提升变换器效率。此外,提出一种半波导通控制方式,该控制作用于变压器二次侧的两相交错Buck电路,可有效提高变换器的电压转换比。分别对提出的制氢变换器的拓扑原理、控制方式、参数选取和性能进行了详细的理论分析,最后通过PSIM仿真和240 W/20 A的实验样机对DC-DC制氢变换器进行了验证。

具有低输出纹波的双电感复用无桥buck-boost PFC变换器

单相buck-boost功率因数校正(PFC)变换器凭借高功率因数(PF)与升降压的输出特性广泛应用于小功率非隔离LED场合(≤25 W),但是随着双碳政策的推行,需要进一步提升变换器性能。因此提出一种双电感复用的单级无桥buck-boost变换器,其双电感分别交替工作于电感电流不连续导通模式(DCM)与连续导通模态(CCM)。工作于CCM的电感可以与电容构成LC滤波电路减小输出纹波,工作于DCM的电感可以使变换器仍然采用单电流闭环控制实现接近于1的PF与输出调节。此外,所提出的变换器仍然可以采用含谐波注入的控制,进一步降低输出电流纹波,实现PF与输出电流纹波的权衡。最后,两台实验样机验证了拓扑的可行性和理论分析的正确性。

高能同步辐射光源储存环快校正磁铁电源设计

高能同步辐射光源(HEPS)具有0.1 nm·rad的超低发射度,对束流稳定度提出了较高要求,研制1台高性能快校正磁铁电源用来提高快速轨道反馈系统(FOFB)的性能以提升束流稳定度。电源样机采用新颖的多电平级联拓扑结构提升电源样机的动态性能,使用基于数字控制的新颖控制方法实现样机的动态性能提升。软件仿真与样机试验数据证明,电源样机具有10 kHz小信号带宽、电源阶跃响应时间小于70μs、输出电流纹波低于20 ppm,电源样机可很好地满足HEPS建设需求。

Boost型无频闪谐振降压式LED驱动电源分析与设计

传统的二次型Boost功率因数校正变换器只能实现升压输出,在一定程度上限制了其在LED驱动电源中的应用。基于二次型Boost变换器提出了一种Boost型无频闪谐振降压式LED驱动电源,并分析了其工作原理及特性。该LED驱动电源利用一个有源开关管将二次型Boost变换器与一个谐振网络进行整合,可实现低电流纹波和降压变换输出。最后,搭建了一台84 W的实验样机,最高效率达到92.88%,验证了所提方法的正确性及可行性。