集成耦合电感升压-反激变换器的性能研究

集成升压-反激变换器(Integrated Boost-flyback Converter——IBFC)可在较小占空比条件下实现高电压增益,与传统升压电路相比,避免了因占空比处于极限状态而对电路造成较高功率损耗。在此基础上本文提出新型集成耦合电感升压-反激变换器(Intergrated Coupled-inductor Boost-flyback Converter——ICBFC)通过引入耦合电感代替IBFC中的储能电感,可有效抑制二极管反向恢复电流,减小反向恢复损耗并减小输出电容电压纹波,提高功率器件可靠性。本文着重研究了ICBFC中寄生参数、电路工作效率间的影响,并对两种拓扑进行比较。相同升压环境下,ICBFC效率更高,器件承受电流应力更小。在理论研究的基础上,用两台25 W实验样机验证了该拓扑的优点及理论分析的正确性。

有源箝位软开关变压器型Z源逆变器

针对逆变电路中出现开关损耗和电磁干扰(EMI)问题,依托变压器型Z源逆变器,通过加入有源箝位电路,提出一种有源箝位变压器型Z源逆变器,实现了电路所有有源器件的软开关功能,降低了开关损耗和EMI的影响。根据设计需要,对一个开关周期中具体的工作模式和升-降压功能进行了研究,借助稳态分析法分析电路各部分之间的电压关系,分析具体的ZVS工作过程,推导出各开关ZVS环境的辅助电路参数条件。实验室设计1 kW实验样机波形表明:有源箝位软开关变压器型Z源逆变器可以实现大范围升压功能、同时减少开关损耗并改善EMI影响。验证了理论分析的正确性,以及所提出电路的有效性和实用性。

开关-耦合电感DC-DC变换器

提出了开关-耦合电感DC-DC变换电路。在针对已经含有开关电感模块和耦合电感模块的DC-DC拓扑族的研究之上,将开关电感和耦合电感进行组合,使其作为开关-耦合电感发挥作用,进而得到高电压增益、效率得到改善的新式软开关DC-DC变换器。该类变换器集成了含有开关电感模块和耦合电感模块的DC-DC变换器的升压功能,并且同时实现了有源器件的软开关,改善了效率。主要有源器件S在导通的时候实现了零电流导通(ZCS),减少了它的损耗。关断时漏感能量通过箝位二极管传递到输出侧,减少了能量损耗、改善了EMI环境。整流二极管能够在零电流(ZCS)情况下关断,此状态可以优化二极管的反向恢复特性,降低反向关断时的损耗。以开关-耦合电感Boost变换器为例进行了该类电路的研究,分别分析了电路的工作原理和周期工作模式,并推导了电压增益的数学公式。在理论指导下,采用200 W开关-耦合电感Boost实验样机,证实所提电路理推理的可实施性和准确性。

改进型高电压增益DC-DC变换器

提出一种改进型高电压增益DC-DC变换器拓扑。该拓扑具有传统Boost变换器的PWM电压调节功能,并且在实现高电压增益的同时避免极限占空比的出现。变换器中相关有源器件的应力较低,选型方便,控制简单,效率较高。本文介绍了变换器的基本工作原理,分析了其工作状态。最后,在实验室搭建了一台20 W的实验样机,验证了拓扑理论分析的正确性和可靠性。

变论域模糊PID控制在改善DC-DC变换器非线性非最小相位系统的性能研究

除Buck电路外的传统DC-DC电路的动态模型是非线性非最小相位系统,其动态特性受电路参数和动态模型的影响较大。PID控制必须建立在精确的数学模型上,而DC-DC变换器的非线性决定了PID调节很难达到更优的效果。模糊PID控制不需要精确的数学模型,而且消除了模糊控制存在的静差。但该控制方式的自适应能力较低,在输入量变化较大时,其控制精度变差。变论域模糊PID控制利用伸缩因子使系统的自适应能力提高,并增加模糊规则的利用率,使控制精度提高。本文研究了变论域模糊PID控制在非线性非最小相位系统的DC-DC变换器闭环控制中的性能,以DC-DC变换器中的典型非线性非最小相位系统的Sepic电路和Boost电路为例进行了仿真和实验,结果表明变论域模糊PID控制比前两种控制方式具有更优的控制性能。

基于RAM的智能充电桩设计与应用

针对传统充电桩充电速度慢、充电效率不高、控制精度低、保护功能欠缺、难以满足快速安全充电需求等不足,通过分析充电需求,建立全桥主电路拓扑和IGBT模块驱动电路,以模糊PID控制算法为基础,以单片机为控制核心,在传统三段式充电基础上实现了脉冲检测和保护功能。

DC-DC变换器驱动电路综述

详细研究了光耦驱动电路、浮地自举驱动电路、正激式隔离变压器驱动电路以及电容耦合式隔离变压器驱动电路的工作原理。阐述了这几种驱动电路的优缺点及不同驱动电路的应用场合和应用时的注意事项,并通过实验进行理论验证。

Buck变换器的变论域模糊自适应PID控制的研究

变论域模糊自适应PID控制方式在模糊自适应PID的基础上增加伸缩因子,实现模糊论域的伸缩变化,增强模糊控制部分的自适应能力,并提高模糊规则的利用率,使控制精度提高,反应速度变快。将变论域模糊自适应PID控制方式用于Buck变换器的闭环控制系统中,仿真和实验的结果表明,控制系统的反应速度快、精度高、鲁棒性好。

Boost变换器的变论域模糊自适应PID控制研究

Boost电路的动态模型为非最小相位系统,其动态特性受电路参数和动态模型的影响较大。实际的Boost电路与建立的模型之间存在误差,使PID调节很难达到更优的效果。模糊自适应PID控制在输入量变化时其规则的利用率低,控制准确度变差。变论域模糊自适应PID控制通过伸缩因子提高被控系统的控制准确度,加快响应速度。将该控制方式用于Boost变换器闭环控制中,经仿真和实验表明,变论域模糊自适应PID控制具有快速响应、高准确度等优势。

双管准谐振同步整流反激变换器的研究

本文设计了一款基于NCP1207和IR11672的双管反激式开关电源,分别实现准谐振技术(QR)和同步整流技术(SR)。详细介绍变压器的设计过程和QR及SR技术的工作原理。通过搭建样机验证原理的准确性,证明引入QR和SR技术的双管反激式开关电源满载运行效率极高,最高效率能达88.3%。

一种抑制母线电压尖峰的软开关准Z源变换器

针对现有的准Z源拓扑母线高压尖峰和硬开关等问题,介绍了一种有效抑制母线高压尖峰的软开关准Z源变换器,该变换器具有高电压增益的特点。通过使用耦合单元代替原始电感,提高电压增益;增加1个二极管,使漏感能量传递至负载,提高拓扑效率。主开关管实现了软开关特性,并有效缓解了二极管的反向恢复问题。在理论分析的基础上,制作了1 kW的样机。实验结果表明,其工作过程和最终效果与理论分析、仿真结果一致,性能稳定,效率良好。

集成开关耦合电感升压-反激变换器

提出了一种集成开关耦合电感升压-反激变换器SCIBFC(switched-coupled inductor boost-flyback con-verter)。该变换器具有电压增益大、效率高等特性,适合应用于光伏发电等需要高电压增益的场合。在分析电路稳态工作原理和工作模式的基础上,推导出了电路各部分的相关关系;研究了电路寄生参数对电路升压增益等的影响,为选择高电压增益电路提供定量依据。SCIBFC电路的MOS管能够实现ZCS导通和ZVS关断,同时整流二极管能够ZCS关断,实现软开关,因此可以提高电路效率并改善电路EMI。最后搭建了20 W的实验样机,验证了所提电路的正确性和可实施性。

X62W型铣床电气线路故障模拟装置的研制

针对X62W型铣床的电气线路故障模拟设备存在线路复杂、故障率高、安全性低、灵活性差等不足,以继电—接触器控制、模拟开关、低压信号指示灯基本环节为主,全面分析了X62W型铣床电气控制原理、常见故障及调试过程。在此基础上研制一种电气控制状态和工作台进给方向直观判断的新型故障模拟装置。

特殊电压智能充电器的研究设计

为了满足工业上对于特殊电压电池的充电要求,研究设计了基于PN8370控制器的输出电压及输出电流均可调节的锂电池快速充电器。本文主要介绍充电器flyback拓扑的工作原理、控制芯片PN8370的工作方式,以及变压器的设计过程,并通过实验验证原理的正确性。

耦合电感三电平DC-DC变换器

为了降低光伏发电等大功率应用场合中直流电源的输入电压,提出了一类耦合电感三电平DC-DC变换器。该类变换器运用耦合电感模块替代传统电感,提高了电压增益;在结构上进行三电平变换,且在耦合电感两侧并入钳位二极管,减小了开关管的电压应力。以耦合电感三电平Sepic电路为例进行了研究,在Sa⁃ber中搭建了仿真模型,并制作了一台100 W的样机。实验结果表明:该变换器具有更高电压增益、低电压应力的特点。