谐振方式对有源钳位反激变换器工作状态影响的研究

传统有源钳位反激变换器依赖变压器漏感和原边钳位电容之间的谐振实现软开关,消除了开关损耗,但传导损耗大,输出整流器存在电流振荡现象。为解决上述问题,选取变换器最佳工作模式,建立不同谐振方式下的等效电路模型,探究不同谐振方式对变换器性能的影响,以副边谐振方式为基础制作实验样机。由实验结果可知:副边谐振方式有源钳位反激变换器可实现功率器件软开关,降低原边电流有效值,消除副边电流振荡现象,所设计的变换器最大满载效率达94.06%,整机效率高于原边谐振方式。

一种基于有源钳位正激拓扑的砖模块电源设计与实现

针对军用电子元器件国产化的应用要求,对标美国SynQor公司MCOTS-C-28型1/4砖电源产品,设计了一种基于有源钳位正激的高效软开关DC/DC变换器。采用有源钳位技术,提高了磁芯利用率,缩小了产品体积,同时降低了电压应力对开关管的影响,减小了导通损耗;采用外驱动同步整流技术,有效降低了输出端的整流损耗,提高了变换效率。仿真和试验结果表明,主电路实现了ZVS软开关。在-55℃~100℃工作温度下,输入电压在16 V~40 V宽输入范围内,输出电压基本稳定在28 V,纹波噪声为34 mV,满载时转换效率高达94.8%。产品所用元器件均由国内厂商自主研制,完全满足国产化使用需求。

准谐振与有源钳位反激变换器的性能比较和分析

高频、高效和高功率密度已成为AC-DC变换器重要的设计指标。传统准谐振反激变换器因其漏感能量多借助无源电阻元件以热能形式释放,不具备ZVS特性,限制了功率密度的进一步提升,而有源钳位反激变换器能弥补准谐振反激变换器的不足。先简述准谐振反激变换器与有源钳位反激变换器的工作原理,接着分析准谐振与有源钳位反激变换器主要性能指标差异,然后设计并制作两款48 W的准谐振反激变换器样机和有源钳位反激变换器样机以便获得相关的试验数据,作为性能比较分析的依据。

有源钳位四电平能馈变流器预测电流控制

地铁能馈变流器能回收车辆制动能量,实现节能减排。多电平变流器可以降低有源开关的断态电压上升率,有效保护电路元件,提高输出电流的波形质量,一直是中大功率领域研究的热点。模型预测控制算法是应用于多电平变流器的一种控制算法,具有运算简单、速度快和适用性广等优点,在变流器控制领域有广阔的应用前景。目前,能馈变流器的拓扑主要为二电平和三电平,对四电平拓扑的应用关注较少。有源钳位四电平拓扑采用有源器件的T型连接代替钳位二极管,减少了元件数量,降低了系统损耗。在四电平能馈变流器的控制算法方面,载波调制算法仍被广泛使用,模型预测控制算法未能得到应用。在此背景下,提出一种适用于有源钳位四电平拓扑的预测电流控制算法,建立四电平拓扑的数学模型,分析开关状态对直流母线电容电压的影响,建立电流和电容电压的预测模型。通过模型预测控制算法中的代价函数,实现输出电流和电容电压的多目标控制。利用并网仿真模型对所提算法进行验证,在预测控制作用下可以顺利并网,并输出高质量的电流。进行阻感负载实验,能有效跟踪给定电流,维持电容电压稳定,对于负载突变也有较强的鲁棒性。仿真和实验均证明了拓扑模型和控制算法的有效性,展现了其在地铁能馈领域应用的可行性。

具有有源钳位吸收功能的有源钳位正激DC/DC变换器设计

本文详细介绍了具有有源钳位吸收功能的有源钳位正激DC/DC变换器技术应用于一种高效率开关电源设计,首先介绍了有源钳位正激变换器的工作原理,研究了有源箝位正激DC/DC变换器设计方法。为了提高转换效率,本文对开关尖峰吸收电路技术做了相关研究,最后详细介绍了电路的设计过程,制作产品并完成测试。最大效率达到94.0%。该开关电源在电路结构上采用有源钳位正激结构、有源开关尖峰吸收技术,通过电路参数优化设计,实现了高效率、高可靠等特点。

五电平有源钳位型变换器SVPWM死区效应分析与补偿方法研究

针对五电平有源钳位型变换器SVPWM调制的死区时间会导致跨电平跳变电压尖峰,产生过高的dv/dt影响系统稳定性的问题,提出一种不影响SVPWM调制效果的死区跨电平跳变补偿方法。首先对死区寄生模态导致电压误差的产生原理进行分析,列举了所有跳变过程中寄生电流的导通路径,采用在特定参考电压限定开关模态、筛选开关序列和脉冲调整等方法,重新规划电流导通过程,分类消除了跨电平跳变现象。最后搭建了实验样机,通过仿真和实验的手段对补偿方法进行了验证,对相同条件下的实验结果进行快速傅里叶对比分析,证明提出的死区补偿方法对输出电压谐波含量只产生了0.51%的微弱影响,且能有效消除跨电平跳变电压尖峰,表明该方法能维持五电平SVPWM良好的调制效果的同时,消除跨电平跳变隐患。

一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC变换器

传统隔离型SEPIC功率因数校正(Power factor correction, PFC)变换器的开关管电压应力大,且因输入端整流桥的存在,自身效率难以进一步提升。使用无桥PFC和有源钳位技术对SEPICPFC变换器进行改进,提出了一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC变换器,通过使用开关管和快恢复二极管替代整流桥,改善了变换器效率;通过运用有源钳位技术,实现了开关管的软开关,降低了开关管的电压应力,并进一步提高了变换器效率。最后,设计了一台输出功率为70W的应用于飞机座椅电源的试验样机,仅使用一级变换器就实现了高功率因数、高效率和输入输出的隔离,验证了理论分析的正确性。

有源钳位正激同步整流DC-DC变换器转换效率分析及优化方法

研究了有源钳位正激DC-DC变换器中同步整流开关管寄生参数对输出效率的影响,并在此基础上对不同工作条件下拓扑中主要的功率器件进行损耗计算,对比分析后提出优化方法。该研究主要目的是强调在器件选型前期进行效率评估的重要性,其中包括提高选型灵活性、降低维护成本等优点。该研究成果对变换器前期设计指导具有较高参考价值。最后,以一款输入电压为36~75 V,输出为3.3 V的高效率电源变换器进行实际电测试验证。

一种新型有源钳位技术研究

本文主要研究了IGBT在关断过程中的V_(ce)电压尖峰的抑制方法,分析了V_(ce)电压尖峰的形成原因及不同有源钳位电路的优缺点,提出一种带有du/dt反馈的有源钳位方法。以某厂大功率IGBT模块为实验平台验证了有源钳位电路,证明了在高压工况下du/dt反馈的必要性。

有源钳位正激变换器的分析和设计

详细阐述和分析了用于正激变换器的有源钳位拓扑。有源钳位复位电路基本上克服了传统复位方法的缺点 ,省去了传统复位电路中所需的附加绕组或有能量消耗的RCD复位电路。详细说明了电路的工作原理。最后 ,通过仿真一个 5 0WDC

一种带耦合电感的有源钳位高增益Boost变换器

该文提出一种带耦合电感的有源钳位高增益Boost变换器。通过引入耦合电感提高电压增益;采用有源钳位电路实现漏感能量的回收、抑制开关管关断电压尖峰,并为开关管实现零电压开通创造条件;通过合理设计漏感大小,有效解决二极管的反向恢复问题。该文所提变换器的主要不足是二极管的寄生电容和漏感会发生谐振,需要采用电阻电容二极管(resistor-capacitor-diode,RCD)吸收电路来抑制电压峰值。该文在分析变换器工作原理的基础上,对其性能进行了详细分析,最后搭建了一台48 V输入、380 V输出、额定功率为250 W的试验样机,实测最高效率为94.5%,实验结果验证了理论分析的正确性。

一族有源钳位正激变换器

研究有源钳位正激变换器拓扑族,提出了有源钳位正激变换器的三种开关单元:有源钳位正激正单元、有源钳位正激负单元和有源钳位正激复合单元。开关单元中的开关管、有源钳位支路和变压器共同构成正激变换器的主功率传输(变压器励磁)和变压器磁复位支路,在满足变压器励磁和磁复位所要求的电位条件下,通过单个有源钳位正激单元或者多个正激单元的串并联组合,得到了已有的有源钳位正激变换器拓扑和一系列新型拓扑。以其中一个拓扑为例,详细分析了变换器工作原理并进行了实验验证。

基于有源钳位的无变压器型单相光伏并网逆变器

为了抑制无变压器型光伏并网系统中的高频共模漏电流,传统的无变压器型逆变拓扑通常在并网电感续流阶段切断交流侧与直流侧的电气连接,减少共模电压的高频脉动。但是,由于系统的共模电压在并网电感续流阶段处于悬浮状态,受到共模回路的电路寄生参数的影响,不可避免地引起高频共模漏电流。本文从漏电流抑制原理出发,提出了一种新型的无变压器型单相光伏并网逆变电路,该电路通过将并网电感续流阶段的共模电压钳位至母线电容中点的方式,消除系统共模电压扰动,从而有效抑制系统的共模漏电流。此外,该电路的器件损耗低,可以获得较高的电能转换效率。文中详细分析了电路的几种工作模态,给出了一种适用于该电路的PWM控制方法。同时,通过理论分析,将该电路与已有的拓扑进行了性能比对。最后,搭建了2k W的实验原理样机,验证了该电路在光伏并网系统中的有效性。

有源钳位正激二次侧谐振PWM Buck-Boost型变换器

针对传统有源钳位正激(ACF)变换器存在输出二极管反向恢复损耗,以及轻载时不能实现软开关的问题,提出了ACF二次侧谐振(SSR)PWM(ACF-SSR-PWM)Buck-Boost型变换器,分析了ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器可以在全负载范围内实现主开关管、辅助开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),其电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出DC-DC变压器(DCX)的工作特性。与二次侧谐振ACF变换器相比,ACF-SSR-PWM Buck-Boost型变换器减小了辅助开关管的电流应力和主开关管的关断电流。最后,搭建了一台200V输入、50V/1.6A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。

互补控制的有源钳位型零电压开关功率因数校正器

分析了一种改进的零电压开关功率因数校正(PFC)变流器,并给出了优化设计方法。有源钳位Boost变流器中,可以通过一个辅助开关管,一个很小的辅助电感和一个钳位电容实现所有开关器件的零电压开通。通过增加一个很小的辅助二极管VDc,钳位升压二极管上的电压振荡,降低了有源钳位Boost变流器中升压二极管的电压应力。根据优化设计结果,制作了一台功率为500W的PFC样机,输入为90～265VAC的全球电网电压范围。样机在90VAC输入时的效率为95.5%。

有源钳位三电平变频器及其结温平衡控制

传统中点钳位(NPC)三电平变频器存在功率器件结温不平衡的缺点,严重限制了变频器容量的提升,采用有源钳位(ANPC)三电平拓扑可平衡功率器件的结温。本文对ANPC三电平变频器的开关状态及其换流方式进行了分析,并给出了功率器件的损耗和散热模型。介绍了ANPC三电平变频器的两种PWM方式,在此基础上提出了一种结温平衡控制方法。实验结果表明,该方法能够随着调制度的变化动态改变PWM方式1和方式2的工作比例,实现结温平衡控制。相比于NPC三电平变频器,ANPC在逆变和整流模式下的容量可分别提高23.1%和33.3%,具有较高的工程应用价值。

有源钳位反激式光伏微型并网逆变器输出波形质量的分析和改善

回顾采用非互补控制策略的有源钳位反激变换器的工作原理。介绍反激式光伏微型并网逆变器的工作原理。详细分析有源钳位对逆变器输出电流波形的影响,推导输出电流的数学表达式,指出在某些时段会产生输出电流的畸变。针对开环控制方式不能抑制输出电流畸变的问题,提出采用输出电流闭环的控制方式,改善输出电流的波形质量,降低谐波含量。采用变PI控制策略,保证了整个功率范围内逆变器的高质量输出电流波形。仿真并搭建一个230 W的实验平台,在闭环控制下得到了较好的输出电流波形。实验结果表明,闭环控制方式可有效抑制输出电流畸变,并取得了最高94.2%的效率,验证了理论分析的正确性。

一种软开关双主单辅有源钳位不对称双管正激变流器

有源钳位不对称双管正激变流器因适用于高电压宽范围输入场合而适合作为电力电子系统集成中小功率DC/DC标准模块的候选拓扑。为了进一步提高该变流器的转换效率并降低成本,以满足大规模工业化生产的实际需要,提出了一种改进型的新颖有源钳位不对称双管正激变流器。和原者相比,改进型变流器除了能保持占空比可扩展至50%以上及在各种情况下均能实现软开关的优点外,仅采用一只辅助开关管对变压器进行复位,从而提高了转换效率并简化了拓扑构造。详细描述了该新颖变流器的工作原理和参数设计,在一台输入范围为200～400V、输出54V/5A、适用于通信电源系统、最高转换效率达97%的样机上验证了该变流器的有效性和实用性。

低边有源钳位交错反激式微型光伏逆变器设计

以微型光伏逆变器为研究对象,设计基于低边有源钳位的交错反激式光伏逆变器。该逆变系统使用STM32F103ZET6作为主控芯片,将两路反激变换器交错并联,主功率开关管获得电压钳位,实现零电压开通(ZVS),从而进一步提升逆变器的输出效率,同时提高系统的功率等级并减小电流纹波。通过200W微型光伏逆变器系统的仿真和实验研究验证该系统的理论方法正确,样机设计结果表明:该微型光伏逆变器能够输出正弦度较好的电流,总谐波失真(THD)小于3%,效率93%,系统运行稳定可靠。

有源钳位反激式光伏并网微逆变器的效率分析

以交错并联反激型并网微逆变器为研究对象,对主电路进行了损耗计算和效率分析。首先简述了单相并网微型逆变器的电路构成和原理,分析了有源钳位电路的工作原理,有源钳位电路实现了反激变压器漏感能量的回收和原边主开关管的零电压开关。其次对反激型微逆变器中的功率变压器进行了详细的设计,对高频变压器和功率器件等主要参数的损耗进行了分析并给出了相应的计算方法。最后,通过实验样机,验证了文中效率分析方法的有效性,在反激变换器原边增加有源钳位电路,可以提高交错并联反激型微逆变器的效率。