基于Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源设计

分析了Sepic和Flyback拓扑结构,根据DC/DC模块电源对辅助电源的需求,提出了Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源,能够输出多路不同幅值电压,并且可以实现各路输出电压之间的隔离。利用状态空间平均法建立了Sepic拓扑的小信号模型,设计了电压和电流双环控制的补偿器,并用Matlab仿真软件进行了分析。该辅助电源应用于一款非隔离的宽范围输入且输出可调的DC/DC模块电源,实现了三路互相隔离的12 V输出电压,一路非隔离的6 V输出电压,输出电压波形稳定,能够满足隔离悬浮供电,也能满足不同芯片对电压范围的要求。

一种基于滑模变结构的电压型SEPIC变换器混沌控制方法

针对高阶电压控制型开关功率变换器的非线性特征,提出了一种抑制DCM模式SEPIC变换器中混沌现象的滑模控制方法。该方法根据DCM模式SEPIC变换器的工作模式特点在状态变量的选取上进行改进,使相应的相轨迹在DCM模式下均能进入滑模面,并根据滑模函数的存在条件,选取相应的滑模系数。引入自适应滞环控制,通过设置滞环上下限,达到稳定开关频率的目的,实现对系统的混沌控制。通过搭建系统的Simulink模型对方法进行的仿真结果表明:该方法即使在系统出现较大扰动的情况下也能使系统稳定地运行于单周期态,且具有动态响应速度快,输出纹波小等特点。

单级无桥Sepic谐振LED驱动电路及其APWM-PFM混合控制

针对传统两级式LED驱动电源中存在着半导体功率器件数目多,控制电路复杂,效率低,成本高,可靠性差等问题,提出一种单级无桥Sepic谐振LED驱动电路,通过将单开关无桥Sepic电路主开关管与半桥LLC电路下开关管复用集成单级LED驱动电路,减少了半导体功率器件数目,简化控制电路,提高了电路效率和工作可靠性。详细分析了所提出电路的工作原理和工作过程,深入开展了电路输入输出电压变比、网侧特性、软开关特性等稳态特性推导和电路关键参数设计,并针对所提出单级电路由于输入电压变化引起直流母线电压变动范围大等问题,分析设计了一种APWM-PFM混合控制策略。最后进行计算机仿真分析,并设计一台交流输入185~265 V_(rms)、额定输出2 A/96 W的实验样机,样机效率最高可达91.5%,PF最大值为0.995,THD最小为5.5%,不同交流电压下直流母线电压总体变化范围在60 V以内,实现直流母线电压限压。计算机仿真结果和实验结果验证所提出电路和混合控制策略的理论预期和有效性。

一种基于改进型Sepic的零纹波高增益直流变换器

针对光伏发电、燃料电池等新能源发电系统存在的输出电压低、DC/DC变换器输入电流纹波大等问题,提出了一种基于改进型Sepic的零纹波高增益直流变换器。该变换器将改进型Sepic变换器原本的两个电感进行耦合处理,通过结构设计将耦合电感和CD(电容、二极管)升压结构结合,实现高输出电压增益,同时利用电容钳位技术和输入电感实现输入电流零纹波,既提升了新能源发电系统的发电效率也解决了新能源发电系统并网电压低的问题。详细分析了所提变换器的工作原理和输入电流纹波特性、电压增益特性以及开关器件的应力特性,并给出了关键参数的设计。最后搭建了一台100W、36/360V的试验样机,验证了设计方案的可行性。

基于SEPIC的新型高增益DC-DC变换器及衍生拓扑分析

针对光伏并网系统中单开关升压变换器(如SEPIC、Boost、准Z源、二次型)电压增益低和半导体器件电压应力大的问题,提出1种基于SEPIC的外部升压型高增益DC-DC变换器。首先对所提变换器在电感电流连续导通模式和断续导通模式下的工作原理和稳态特性进行详细分析,并与其他新型拓扑进行性能对比。在此基础上,给出了基于外部升压网络的衍生拓扑。最后,通过搭建1台400 V/200 W的实验样机证明了理论分析的准确性。所提变换器利用阻抗网络和开关电容单元构成的外部升压网络提升了SEPIC变换器的电压增益,并改善了半导体器件电压应力大的缺点。

改进型高增益耦合电感Boost-Sepic变换器

针对光伏电池输出电压等级低、稳定性差的问题,本文将Boost-Sepic变换器进行改进,并加入耦合电感与开关电容两种增益单元,提出一种高增益耦合电感组合Boost-Sepic变换器。首先将组合后的Boost-Sepic变换器中输入电感替换为耦合电感原边,保证输入侧电流连续并钳位开关管电压;同时将耦合电感倍压单元与开关电容进行串联以提高电压增益。采用无源钳位吸收回路回收耦合电感漏感的能量,抑制开关管两端产生的电压尖峰。详细分析了Boost-Sepic变换器的工作模态、电压增益、开关器件电压/电流应力及器件参数的选择,并与其他高增益变换器对比。最后,通过200 W实验样机验证了变换器的可行性与正确性。

磁集成高增益耦合电感组合Sepic变换器

为使直流变换器获得更高的电压增益,采用电路分析方法,将耦合电感倍压单元引入到组合式Sepic变换器,同时将两个储能电感与耦合电感进行磁集成,提出一种带有耦合电感的磁集成高增益组合Sepic拓扑直流变换器。分析了变换器的工作原理,给出了变换器各个工作模态,推导并求解得到变换器的电压增益表达式,同时获得了开关管的电压应力。研究结果表明:变换器耦合电感电流纹波与电感量比、电感耦合度有关,在耦合电感的电感量比为1及全耦合的情况下,变换器的电压增益是传统Sepic变换器的1+(1+n)/D倍。变换器的2个储能电感与耦合电感通过解耦集成的方式进行磁集成,有效地利用磁芯结构,减少了磁芯数量,集成磁件的体积比独立磁件减小了近30%;变换器实验样机效率达到了92.8%,测试的实验波形结果验证了理论分析的正确性。研究结论可为磁集成高增益耦合电感组合变换器的设计提供了理论依据。

一种应用于光伏系统的高升压比新型SEPIC变换器

提出一种新型高升压比SEPIC变换器。该变换器具有连续输入电流的优点,可降低光伏直流侧输入电压纹波。与传统无耦合电感SEPIC变换器拓扑相比,它可以在较小的占空比下提供较高的电压增益。因此,在给定电压增益下,较小的占空比可以明显降低电感的电流纹波,降低传导损耗,并减少开关器件的电压应力。分析了连续导通模式和断续模式的工作原理,比较了多个相似工作。最后,搭建100 W的实验样机,实验结果证明所提变换器拓扑的正确性和可行性。

可拓展增压单元的高增益耦合电感组合Buck-Boost-Sepic变换器原理与设计

提出一种适用于光伏系统、可扩展倍压单元的高增益耦合电感组合Buck-Boost-Sepic变换器。此变换器是由Buck-Boost变换器与Sepic变换器组合,并将储能电感设计成耦合电感并构成倍压单元。变换器不仅得到了理想的电压增益,而且复用电容与二极管形成了无源钳位支路,将漏感能量吸收,阻止了与开关管寄生电容一起引发的谐振,抑制了开关管电压尖峰,降低了开关管的电压应力。分析了变换器的工作原理,给出了变换器的各项性能参数和扩展倍压单元的变换器一般拓扑结构。最后,变换器理论设计的正确性由一台搭建的200 W实验样机得到了验证。

一种新型SEPIC可拓展高增益DC-DC变换器

针对多串式并网光伏发电系统中的直流母线电压与太阳能光伏板的输出电压之间的电压水平不匹配问题,提出一种非隔离高增益DC-DC变换器。变换器在传统SEPIC变换器的基础上引入了开关电容网络,通过多个电容电压叠加实现了高增益,同时还降低了输入电流纹波,获得了更低的半导体器件电压应力。详细分析了变换器在连续导通模式和断续导通模式下的工作原理、电压增益以及半导体器件电压电流应力。此外,还探究了在连续导通模式下未考虑寄生元件与考虑寄生元件两种情况对变换器电压增益的影响程度。将变换器与其他6种升压变换器进行对比突显其性能优势。最后,搭建了一台200 W的实验样机进行验证,实验结果表明了所提变换器的正确性和可行性。

一种可抑制共模电流的三相Sepic电流源逆变器

该文将Sepic电路和传统电流源逆变器结合,提出一种新型可升降压的三相电流源逆变器,并通过构建直流旁路,实现对共模电流的抑制。所提出的新型逆变器拓扑具有能实现升降压、调制方式简单且易于实现等优点,可适用于直流电压范围变化较大的光伏发电等场合。该文首先介绍了三相Sepic电流源逆变器电路拓扑的构造方法和工作原理;其次,推导了逆变器在任意开关时刻的共模电压表达式,并对其共模电流抑制效果进行分析;然后,建立逆变器的等效电路图和数学模型,详细分析逆变器的升降压能力;最后,通过仿真和实验证明所提出的三相Sepic电流源逆变器及其控制方案的有效性和可行性。

一种三相电流型Sepic逆变器

该文提出一种非隔离型三相电流型Sepic逆变器,该逆变器的结构主要通过传统的三相桥式电路以及可升降压模块的Sepic电路组合而成。借助SPWM载波幅值可调策略解决对于电流型逆变器直流侧电感较大的问题,同时优化输出波形质量。首先介绍此三相电流型Sepic逆变器的工作原理以及相应的调制方式,并在此基础上给出此电路的电压增益数学公式推导,进行相应的数学建模,并由此确定了闭环控制策略。通过仿真验证此电路的升降压能力,最后通过TMS320F2812与FPGA搭建数字控制平台进行实验验证,验证此电路的可行性。

准谐振改进型SEPIC变换器建模与分析

凭借高电压增益及低电压应力的特点,改进型SEPIC变换器广泛地应用于光伏、不间断电源等领域。同时由于其具有良好的软开关特性,可应用于高频场合,以提升功率密度。为了拓宽负载变化范围,改善动态响应,其数学模型的建立至关重要。采用广义状态空间平均法,对基于开关电感的准谐振改进型SEPIC变换器进行建模,建立其对应的小信号模型,并得到系统输出的传递函数。使用K-factor的方法设计补偿器,优化系统的动态性能,设计恒流输出的数字控制实现方法,并通过实验进行了验证。

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。

一种基于UC3901的有源箝位SEPIC电路设计

阐述一种适用于宽输入电源的磁隔离反馈的有源箝位SEPIC电路,分析了控制器UC3901的工作特点,给出了利用UC3901控制器设计有源箝位SEPIC电路的设计方法。对主电路和控制电路进行了详细的分析与设计。实验结果验证了理论分析结果,验证了该电路具有良好的静态和动态性能。

具有高功率因数低THD特性的SEPIC PFC变换器研究

与传统的功率因数校正PFC电路相比,SEPIC PFC变换器具有输入电流始终连续且纹波小、输出电压调节范围大等特点,在工业中得到越来越多的重视。首先分析SEPIC PFC变换器工作原理,推导其工作于电感电流断续模式和电容电压断续模式时的输入电流表达式;然后提出具有高功率因数低谐波失真的SEPIC PFC变换器变频控制技术,通过描述其控制原理,介绍了控制电路参数的选择;最后通过实验对比分析随着输入电压有效值的变化,SEPIC PFC变换器的功率因数、谐波失真、效率等性能指标的变化趋势。

基于SEPIC变换器的高功率因数LED照明电源设计

针对LED驱动电源功率因数低的问题,依据LED照明电源的特点,选择SEPIC电路作为主电路拓扑实现功率因数校正(PFC)和LED电流控制。传统的SEPIC电路用于功率因数校正时都工作在断续模式下,通过对SEPIC电路的分析,证明了临界连续模式下SEPIC电路也可以实现PFC,并推导出输入输出电压比和功率因数关系的公式,得出当输入输出电压比很小时,功率因数值很高。该电源用单级电路同时实现功率因数校正和LED电流控制,相对两级功率因数校正电路,所用器件少,损耗低,尺寸小,尤其适合空间狭小的照明电源电路。通过实验证明理论分析的正确性。

单开关高增益Boost-Sepic集成变换器

将Boost变换器与Sepic变换器进行有机结合,提出一类Boost-Sepic(BSIC)集成拓扑结构,该结构既扩展了电压增益,又降低了开关管的电压应力,同时保留了两种基本变换器输入电流连续的特点。该文首先把Boost环节与Sepic环节在输入端共用一个输入电感和一个开关,然后将Boost环节与Sepic环节的输出端进行串联,构成基本集成变换器拓扑(BSIC)。在此基础上,将耦合电感的匝比引入到集成变换器电压增益的函数中,进一步提高了变换器的电压增益,减小了开关管电压应力,有利于优化整体效率。给出了集成变换器的推演步骤,详细分析了基于耦合电感的CI-BSIC集成变换器的工作原理,讨论了电路参数对其稳态性能的影响。最后,通过一台数字式实验样机验证了理论分析的正确性和有效性。

无桥Dual-Sepic PFC变换器分析与设计

研究了一种新型无桥Dual-Sepic功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器,该变换器具有升降压功能,且完全消除了传统桥式PFC变换器中的二极管整流桥,减少了电流流通路径中功率器件的数量,提高了变换器的效率。工作于不连续导电模式(Discontinuous Conduction Mode,DCM)的无桥Dual-Sepic PFC变换器具有二极管零电流关断特性,减小了二极管反向恢复损耗和开关损耗,进一步提高了变换器的效率。此外,无桥Dual-Sepic PFC变换器输入电流连续,减小了电磁干扰。对DCM模式无桥Dual-Sepic PFC变换器进行了详细的分析和电路参数设计,仿真和实验结果证实了参数设计的正确性和方案的可行性。

单开关管无桥SEPIC PFC变换器

针对传统功率因数校正(PFC)变换器因低频整流桥而效率不高的问题以及Boost PFC变换器拓扑的本质缺陷,提出了一种可升降压的新型无桥SEPIC PFC变换器拓扑。该变换器不但保留了SEPIC拓扑可磁集成、易于隔离等优点,而且相较于现有的无桥SEPIC PFC电路,仅需要一个开关管,因此具有更高的效率和更低的成本。以连续导电模式(CCM)为例详细分析了变换器的工作原理及其参数设计。PSIM的仿真结果和基于UC3854控制芯片的100 W样机实验结果,均验证了所提拓扑的正确性和有效性。