零电压导通、零电压关断单管无线电能传输电源

基于一款新型单管互感耦合式无线电能传输电源,其开关管可同时实现零电压导通和零电压关断。本文介绍了该电源的系统结构,论述了电能传输的工作过程及软开关的控制方式和方法。采用互感模型法对主电路进行了建模,给出了其等效电路,推导了主电路的电压增益,并绘制了电压增益随谐振网络参数变化的曲线。给出了一二次谐振频率的设定方法及二次输出电压的控制方法。对所研究的新型无线电能传输电源进行了软开关实现、功率传输、效率及功率因数等仿真,并制作了一台额定功率为1k W的样机,记录了功率传输过程中软开关及其控制波形,做了效率和功率因数随一次、二次线圈位置变化等实验。仿真及实验表明了所提出的电路拓扑及其控制方法的可行性和正确性。

一种新型零电压关断高增益DC/DC变换器

提出一种新型零电压关断高增益DC/DC变换器,所提变换器通过一个辅助电容和两个辅助二极管即可实现开关管的零电压关断,具有结构简单、易于实现的优点。开关管的零电压关断不仅有效提高了变换器的工作效率,同样也提高了变换器的功率密度。适用于电动汽车、不间断电源、光伏发电、航空航天等对变换器输入输出增益及功率密度要求较高的应用领域。首先分析了所提变换器的工作原理,然后理论推导出变换器的性能特点,最后搭建了一台功率为400W的实验样机。实验结果显示所提方案有效提升了变换器的工作效率,验证了理论分析的正确性。

基于无源缓冲电路的零电压关断非隔离型高增益DC-DC变换器

提出一种基于无源缓冲电路的零电压关断非隔离型高增益DC-DC变换器。在所提无源缓冲电路的帮助下,所有功率开关实现了零电压关断(ZVT),开关关断损耗有效减少,变换器整体工作效率得以提升。在电压倍增单元的帮助下,所提变换器输入输出电压实现了高增益变换,且输入输出增益比可以根据电压倍增单元中增益单元数进行调节。上述性能特点使得所提变换器较适用于光伏发电系统。该文对变换器的拓扑架构进行了简要阐述,并对含有2个电压倍增单元的变换器工作原理及性能特点进行了详细分析,最后搭建了1台功率为800 W的实验样机进行实验,验证了理论分析的正确性。

新型零电压零电流谐振极型软开关逆变器

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

零电压电流逆变弧焊电源设计

逆变弧焊电源是一种将常规市电通过整流逆变调压后转变成电焊机需要的低压高频电源,有着高效率、体积小、高频率、易操作、携带便捷等优势。科技的发展促使元器件的更新换代,同时也带动了与之息息相关的技术的推广,所以逆变弧焊电源市场占有率日益增加。然而逆变弧焊电源也有着不容忽视的缺点:开关损耗大,容易出现过流过压等安全问题,降低了电路的工作效率。文中提出了一种在弧焊电源的整流逆变之后与高频变压器之间,加入了一个可饱和电感和一个隔直电容,通过电感的阻碍交流以及电容的隔直作用实现开关管的零电压电流通断,这样可以大大提高电路的工作效率。

开关器件承受电压不高于直流电源电压的无源谐振极逆变器

为提高逆变器转换效率,提出了一种主开关承受电压不高于直流电源电压的无辅助开关的谐振极逆变器。与硬开关逆变器相比,该软开关逆变器通过增加由少量无源器件组成的谐振电路,能使开关器件在开通瞬间完成零电流开通,在关断瞬间完成零电压关断。此外,该谐振极逆变器在死区时间内输出相电流可通过辅助电路续流,有利于减小低输出频率下的相电流畸变率。依据不同工作模式下的等效电路图,分析工作原理,说明了软开关实现条件,完成了辅助电路功耗的理论分析,并给出了参数设计过程。制作一台10k W的三相实验样机,实验结果表明逆变器的开关器件实现了软开关,而且输出相电流在低频下无畸变。因此,该软开关逆变器具有开关损耗低和输出电流畸变率低的优点。

Buck变换器非最小电压应力软开关设计

为了进一步提高开关电源效率、节约能源,提出了一种新型软开关Buck变换器的设计方案,该变换器工作在断续状态,能实现二极管零反向恢复损耗.首先分析了变换器的工作原理,然后给出了参数设计方法,最后运用Matlab/Simulink软件对电路进行了仿真.仿真结果表明:该电路方案设计正确、结构简单,达到了预定的要求.

一种新型三相无源软开关逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出一种新型的无源软开关逆变器的拓扑结构,在电路中采用紧密耦合在同一铁芯上的电感来回馈能量,同时该耦合电感也作为零电流开通电感;利用谐振电感和谐振电容的谐振来实现零电压关断。该无源软开关逆变器通过拓扑结构中的储能元件,在死区时间内,输出相电流可以续流,降低死区的影响,减小输出相电流在低频时的畸变率。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图、相应的电路解析和回路的参数设计方法。通过仿真和实验,验证了该原理的正确性。

新型有源辅助谐振极型逆变器的研究

为实现一种结构简单、高效、高频、低电压应力,易于控制的软开关三相逆变器,提出一种新型的三相谐振极型逆变器,它可以实现逆变器的主开关和辅助开关都能实现零电压开关和零电流开关,谐振电路功率小,与传统讨论的辅助谐振极(ARC-PI)逆变器不同,它避免了ARCPI使用的2个大电容,没有中性点电位的变化问题。它的三相谐振电路之间是相互独立的,这就使得逆变器易于应用各种控制策略。选取一相电路,对其工作原理进行了分析,给出了不同工作模式下的等效电路图和最优电路设计。仿真和实验结果都验证了原理的正确性。

三相软开关谐振极型逆变器的电路动态分析

为减小逆变器的开关损耗,提高逆变器的转换效率,提出了一种新型软开关三相谐振极逆变器,并进行了电路的动态分析。该逆变器在直流母线之间串联了三个电解电容,来稳定直流母线电压,同时限制谐振电容和开关器件的承受的最大电压。文中对三个电解电容在每个工作模式中的电压变化进行了详细的动态理论解析。理论解析表明负载电流变化时,电解电容的电压也会随负载电流变化。实验结果表明:直流母线间的三个电解电容的电压变化符合理论分析,电解电容的电压变化对输出电压基本没有影响。

控制简单的节能型单相全桥逆变器

为改善单相全桥逆变器的功率变换效率,提出了一种控制简单的节能型单相全桥软开关逆变器拓扑结构.逆变器采用简单的受限单极式正弦脉宽调制方法,在每个开关周期的工作过程中,仅需切换1个主开关和1个辅助开关,而且不需要设定谐振电流阈值和实时检测负载电流来控制辅助开关,使逆变器的可靠性和实用性得到改善.在逆变器工作过程中,利用辅助电路使主开关实现零电流软开通和零电压软关断,辅助开关也能实现零电流软开通,通过降低开关损耗来实现逆变器节能运行.文中分析了电路工作过程.搭建了一台2 kW样机,实验结果表明主开关和辅助开关都实现了软切换,这为进一步研发高性能的实用新型单相全桥软开关逆变器奠定了理论和技术基础.

一种最小应力的无源无损软开关方案

无源软开关技术控制和实现简单,工程应用广泛。文中提出一种适用于基本PWM DC/DC变换器的最小电压、电流应力无源无损软开关单元。实现开关管零电流开通、零电压关断,二极管软开关。开关管电压应力没有增大,增加的谐振电感有效抑制其电流峰值。同时,无源软开关单元钳位了二极管电压。在不增大原功率电路半导体器件的电压、电流应力条件下,实现软开关。文中以buck变换器为例,详细分析所提无源软开关方案的工作原理,给出无源网络参数设计过程,通过计算机仿真,并设计一台100 k Hz,200 V/5 A的buck样机。与硬开关进行效率对比,在20%到额定负载范围内,软开关方案的效率均优于硬开关。

一种软开关PWM逆变器的ZVS条件分析

针对目前多数的软开关逆变器拓扑结构中都设置了辅助开关器件来控制谐振过程,导致控制复杂这一问题,提出了一种新型的软开关PWM逆变器,用常规的SPWM能实现开关器件的ZVS,但是当调制度较大时,为实现ZVS,需要限制触发脉冲的最小宽度,这将会导致逆变器输出电流的畸变率变大。为解决这一问题,文中详细分析了实现ZVS的条件,介绍了一种通过选取合适的谐振电感值和耦合电感值,来取消最小触发脉冲宽度限制的方法。仿真和实验结果表明不限制触发脉冲的最小宽度,通过选取合适的电感参数值,开关器件也可以做到关断损耗为零。该软开关PWM逆变器可以有效地减小关断损耗,提高效率。

基于FSCQ系列准谐振反激式电源设计

介绍了准谐振反激式开关电源电路的基本工作原理,并对其工作过程进行了详细的分析。文中采用Fairchild公司的FSCQ系列新型开关控制器设计了单管反激式准谐振电源,并给出了实验波形。实验证明,此设计使开关管可以实现零电压关断和基本实现零电压开通,提高了电源的效率,降低了电磁干扰,同时简化了电路。

新型单相全桥无源软开关逆变器

为改善单相全桥逆变器的运行效率,设计出了一种新型单相全桥无源软开关逆变器,在每个开关周期的换流过程中,利用逆变器的低损耗辅助谐振电路,使开关器件实现软切换以节约电能.辅助谐振电路只含有电感、电容和二极管等无源器件,不会使逆变器的控制变复杂.此外,在逆变器处于死区状态下,负载电流可通过辅助电路进行续流,减小了死区状态对逆变器输出电流波形的不利影响.文中分析了电路的工作过程,在功率为3kW的单相样机上的实验结果表明开关器件能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率得到了改善.因此,该拓扑结构对于研发高性能单相全桥逆变器具有重要参考价值.

一种高频高压单片开关电源的设计

介绍了IRIS4007芯片的结构,分析了其基本的工作原理,给出了单片开关电源的实用电路及主要单元电路的设计方法。对电路进行了实验测试,验证了该单片开关电源的稳定性和可靠性。

一种新型无源无损软开关全桥逆变器

提出了一种新型无源无损软开关全桥逆变器拓扑,并分析了该电路的工作原理,得出了其软开关工作条件。理论分析显示,此电路可以用较少元件实现桥臂四个有源开关器件的零电流开通与零电压关断,并且零电压电容上的能量直接回馈给负载、原理简单、效率较高,同时具有无源无损软开关功能、成本低、可靠性高和不用附加控制电路等优点。在理论分析的基础上,对所提出的电路进行了仿真和实验,仿真和实验结果都验证了理论分析的正确性。

新型无源无损软开关boost变换器研究

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。该文分析和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关boost变换器。其无源无损软开关电路仅由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路的各种工作模态进行了详细分析,并给出了软开关环节中的参数设计方法。250W的样机实验表明,该变换器实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。具有较为广阔的应用前景。

一种新型单管软开关Boost变换器及其EMI研究

分析了一种用于传统Boost变换器的软开关方案。电路中只使用了一个开关管以及最少的元件 ,但却获得了开关器件零电流开通和零电压关断的效果。文中通过仿真描述了这一电路的运行特点 。

基于IRIS4007的高频高压开关电源设计

介绍了智能开关电源集成电路IRIS4007的结构,分析了其基本工作原理,给出了单片开关电源的实用电路及主要单元电路的设计方法。对电路进行了实验测试,验证了该单片开关电源的稳定性和可靠性。