MOSFET输出电容对CLLLC谐振变换器模型的优化

在CLLLC谐振变换器基波等效建模方法中,未虑及变压器二次电流为零及死区时间内MOSFET输出电容对输出侧H桥桥臂中点电压的影响,当开关频率低于谐振频率(欠谐振)时,变换器输出侧H桥桥臂中点电压模型的准确性有待进一步提高。该文通过解析变换器欠谐振区域模型准确度较低的成因,得到变压器二次电流为零及死区时间内MOSFET输出电容电压方程,对基波等效建模方法进行了更为深入的研究,提出了状态变量(输出侧H桥桥臂中点电压、变压器二次电流)与变换器增益的优化计算方法。该方法计算式中包含开关频率、谐振频率、输出电压和MOSFET输出电容的信息,减小了状态变量稳态值求解误差,使等效输出负载与谐振腔参数更加准确,解决了欠谐振时变换器输出侧H桥桥臂中点电压模型精度相对较低的问题。最后,搭建CLLLC谐振变换器电路仿真模型与实验系统对所提方法进行验证,结果验证了该文理论分析的正确性。

考虑整流性负载特性的LCC-S型无线电能传输系统优化设计

无线电能传输系统中的整流性负载具有非线性特征,而对系统传输特性分析和谐振参数设计时常采用基波分析法,将整流性负载等效为纯电阻,导致理论分析与实际存在一定偏差、系统偏离谐振状态。针对该问题,以LCC-S型无线电能传输系统为研究对象,考虑谐波以及整流性负载的非线性,对系统传输特性进行分析,进而提出基于整流性负载补偿的负载阻抗和接收端串联谐振电容参数的计算方法,并对逆变电路开关特性进行分析验证。所提接收端谐振参数设计方法能够使系统接收端回路谐振,提高系统的输出功率;降低逆变电路开关管的关断电流,提升系统的传输效率。搭建了一套2.5 kW的LCC-S型无线电能传输实验平台,验证了理论分析与所提参数设计方法的有效性和正确性。

基于FHA的LLC变换器稳态分析

基于对LLC谐振变换器稳态特性的详细分析,推导出一种针对LLC变换器的设计方法。该分析是基于"一次谐波近似"理论,该理论可极大地简化系统的模型,将系统模型线性化,可用经典的交流电路补偿分析方法对系统进行分析。

无线电能传输系统谐波分析

基波近似法(FHA)在松耦合无线电能传输(WPT)系统中得到了广泛的应用。然而,由于强耦合系统中存在高次谐波分量,FHA会影响分析精度,因此提出了强耦合WPT系统的精确分析方法,推导了考虑谐波分量贡献的输出表达式。仿真和实验结果均验证了该方法的有效性。

输入电压波动下宽增益谐振变换器优化设计

该文设计了一种全桥-半桥模态切换的宽增益谐振变换器:首先,通过优化谐振腔结构,在电流传输中引入三次谐波,减小能量循环及开关管损耗;然后,根据输入电压控制变换器在两种不同模态切换,拓宽增益范围,使得变换器具有更灵活的调压特性;最后,利用基波近似法推导电压增益并绘制增益曲线仿真图,分析谐振参数对电压增益的影响并设计合适的参数,运用变频控制优化输出波形,实现变换器在不同模态下的电压平稳输出。通过搭建实验样机展开实验分析,结果显示不同模态下变换器均能实现软开关,增益拓宽且输出效率明显提升。

CLLLC谐振电路模型改进方法研究

CLLLC谐振变换器能实现功率双向流动以及全局软开关而广泛应用于电动汽车充电和直流微电网中。文中对CLLLC电路的小信号建模方法和静态建模方法分别进行改进。谐振型变换器,由于其状态变量含高频的开关分量且开关周期平均值为0,因此,无法满足传统状态空间平均法中小纹波假设的条件。对传统扩展描述函数法进行改进,通过正弦和余弦分量的叠加来表示对应的状态变量,并对各状态变量取各模态的加权平均值,建立CLLLC电路的小信号模型。在开关频率小于谐振频率段内,为简化建模中对状态量稳态值的求解计算过程且同时保持高精度,提出一种状态变量优化计算方法,即在等效输出负载中包含开关频率和谐振频率信息,在此基础上对输出电压波形进行简化近似,得到更准确的输出等效负载。该方法可得到与基波近似(fundamental harmonic approximation,FHA)法相同的简化结构,解决了其工作在欠谐振时状态量求解精度低的问题。此外,该模型还可用于电路参数设计,以提高谐振腔参数设计的精度。最后,通过仿真和实验对所提模型进行对比和验证。

LLC谐振变换器典型分析方法对比

LLC谐振变换器可以在高频运行的同时实现软开关,对于提高开关电源的功率密度和效率意义重大。基波近似法和运行模态分析法是现阶段研究LLC谐振变换器的2种经典方法,但目前缺乏针对二者在电压增益精确性、效率、应用场合等方面的研究。该文首先分析这2种方法的原理;然后,在PSIM环境下对LLC谐振变换器工作模态进行仿真分析;基于LLC运行模态,在仿真电路中对比2种方法下的电压增益精确性;最后,基于峰值电压增益选择谐振参数,搭建1.5 kW/28 V输出等级的实验样机。实验结果表明,在下谐振区,基波近似法的电压增益比实际低10%~15%,而运行模态分析法迭代出的电压增益在全频率范围内与实际增益具有高度一致性,且基于运行模态分析法得到的谐振参数应用于样机时具有更高的效率。

CCVM-DCVM边界模式定频LCC谐振变换器设计

定频LCC谐振变换器具有传统变频LCC谐振变换器软开关工作、EMI干扰小等优点,显著降低了磁性元件与EMI滤波器的设计难度。但定频LCC谐振变换器存在软开关条件丢失、谐振元件与开关元件电压电流应力大等问题。此外,对于定频LCC谐振变换器,目前还缺乏较好的参数设计方法。针对以上问题,通过定频LCC谐振变换器的功率分析,提出了一种工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计方法。该方法在保证变换器软开关工作条件的同时,有效降低了定频LCC谐振变换器中谐振元件与开关元件的电压电流应力。分析了定频LCC谐振变换器工作模态,采用基波近似法建立了LCC谐振变换器等效电路模型,得到了LCC谐振变换器的软开关实现条件。在此基础上,通过变换器的功率分析,得到了变换器元件参数与谐振元件功率的关系,给出了工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计过程。最后,通过仿真与实验验证了理论分析与参数设计方案的有效性。

一种改进型基波等效分析方法

提出了一种改进型的基波等效分析方法,针对传统的基波等效分析法在精度上存在的不足进行修正和改善。建立合理的假设与等效,并基于LLC谐振变换器采用新型分析方法构建电压增益和电压、电流应力的数学模型。并对改进型基波等效分析法的修正策略进行了详细的分析叙述。最终通过实验结果以及和其他分析方法的对比,证明了所提出的分析方法的正确性,并且展示了其在计算电压增益和电压、电流应力等方面的精度和准确性上的优势,将传统FHA计算的误差最高降低了30%。

高效LLC谐振变换器设计与仿真

介绍了LLC谐振变换器拓扑的基本原理,采用基波近似(FHA)的方法对LLC拓扑的等效电路模型进行分析并得出了电路的直流增益特性,讨论了主要参数对电源系统性能的影响。通过一个400 W的LLC谐振变换器的实例得出其比较理想的优化参数,为了更好地减小损耗,采用了同步整流技术。通过Pspice软件进行仿真,得出的仿真结果验证了其正确性和可用性。

H桥逆变器输入电压纹波分析及最小输入电容设计

以H桥逆变器的输入电容为研究对象,采用基波等效分析法推导了通过输入电容的电流,给出了输入电压纹波的解析式及最小输入电容的设计算式。最后,完成了1台34.5 kV·A的H桥逆变器样机的设计,设计电压纹波系数为5%,输入电容采用3个15 000μF/400 V的铝电解电容并联实现。样机满载稳定运行,实测纹波电压系数为4.32%,电容表面的平均温升为10.8℃。实验结果验证了所提出的设计方法的有效性。

用于含高次谐波分量多谐振变换器的扩展型建模分析方法

提出一种用于含高次谐波分量多谐振变换器的扩展型建模分析方法。以五谐振元件LCLCL变换器为例,经合理的参数设计,其能同时传递基波和3次谐波有功功率,提高谐振电流利用率。该文首先阐述了传统基波等效分析法的建模原理和不足,通过将变换器的非线性输出单元用一个等效阻抗来代替,构建出扩展型建模方法。然后,针对电流连续导通模式和断续导通模式两种情况分别讨论,由此得到变换器的直流电压增益表达式。最后,搭建了一台额定功率为500W的实验样机,通过理论计算和仿真、实验结果的对比,验证了该文所提建模方法的有效性和准确性。同时,变换器取得了全负载范围内的软开关特性。其最高效率为95.46%,且在轻载下也能够保持较高的转换效率。

欧盟税制概况

在处理欧盟税法具体细节问题之前,需要对欧盟制度、机构及相关程序有基本的了解。从欧盟的发展入手,在介绍欧盟自有财源之后,对共同体条约确立的基本原则及相关制度进行论述,涉及欧盟机构设置及其权限、共同体的立法形式及司法体制,最后论述欧洲间接税和直接税的发展进程、最新发展状况及发展趋势。

原边绕组分组连接的IPOP型LLC谐振变换器均流方式

输入并联输出并联IPOP(input parallel output parallel)型LLC谐振变换器由于谐振元件的参数偏差,导致各相所分配到的等效负载不均匀,进而造成不均流现象。对此提出一种将变压器的原边绕组分组连接的方式,实现了各相负载电流的平均分配。采用基波近似法对该方式的均流原理进行分析,给出谐振参数的偏差与负载电流不平衡度之间的关系。采用四组数据进行仿真计算对比,在谐振电感和谐振电容偏差10%的情况下,传统两相并联LLC谐振变换器不均流度高达99.1%,而新结构实现了负载电流平衡。搭建了输出功率为960 W的两相并联LLC谐振变换器实验样机,验证了原边绕组分组连接方式的有效性。

全桥LLC串联谐振的电容器充电电源的研究

研究一种新型的全桥LLC串联谐振(LLC-SRC)拓扑用作电容器充电电源结构。首先采用频域基波近似分析法建立了LLC-SRC基波等效模型;其次通过对基波等效模型误差分析,阐明了在电路参数确定的情况下如何在基波等效模型上优化工作区域;最后利用MATLAB中的simulink模块建立上述充电电源的仿真模型,通过占空比以及频率调制,在输入大电容电压较大范围变化(600V-300V)的条件下,均实现稳定电流充电,输出电压均可以达到额定最大充电电压60V,最快上升沿时间为1.12ms,平均充电功率约为6.5kW,并保证全过程输入侧开关管的零电压开通(ZVS)以及寄生二极管零电流关断(ZCS)。验证了优化选取工作区域的正确性以及LLC串联谐振拓扑用在脉冲功率技术中充电电源的可行性。

全桥LLC谐振变换器的轻载时域模型

在此以全桥LLC谐振变换器作为研究对象,根据变换器的实际电压、电流波形,在对其工作模式进行深入分析的基础上,根据各个模式的状态方程及模式间的边界条件,通过时域分析建立了其在轻载情况下的时域模型。基于该模型,推导得到了对LLC谐振变换器设计有重要意义的增益曲线和效率曲线。分析LLC电路在轻载情况下整个工作频段的增益,并与基波近似法(FHA)进行了比较。最后,在20kW电动汽车充电模块电路上对所述时域模型和增益分析进行了实验验证。

全桥LLC电路时域模型及其分析

传统LLC电路分析基于频域分析方法,采用只考虑基波分量的基波近似法(FHA)进行等效。传统分析方法忽略了高次谐波对功率转换的影响,是对谐振变换的一种近似,而不是准确模型。根据全桥LLC电路实际电压、电流波形,首先给出了LLC谐振变换器全时域的分析方法及步骤,列出了非线性时域方程组。然后基于时域方程绘制了包含全部信息的增益曲线,分析LLC电路整个工作频段的增益,并与FHA进行了比较。最后,在20kW电动汽车充电模块电路上对所述时域模型和增益分析进行了实验验证。

基于电感比分析的CLLC谐振变换器效率优化

变压器励磁电感与原边谐振电感之比对CLLC谐振变换器有重要影响,增大电感比可以减小谐振电流,提高效率,但电感比的提升也受其他条件的限制。为了尽可能增大电感比,得到具有最高效率的CLLC变换器,该文首先通过基波分析法(first harmonic approximation,FHA)得到其直流增益表达式,在此基础上,详细分析限制电感比增大的2个主要因素:一是过大的电感比会使增益曲线在工作频率范围内呈现不单调的特性,导致变换器无法实现稳定控制,并失去零电压开关特性;二是电感比增大会使变换器最大增益减小,导致变换器无法满足电压增益要求。通过理论分析与数学推导,得到2个因素限制下的最大电感比,从而最大程度地提升变换器效率。最后,通过仿真和实验验证所提方法的有效性。

基于Boost+四变压器串/并联LLC级联变换器的研究

为满足直流模块电源宽电压输入、大电流输出、高功率密度的技术要求,本文设计了一种Boost+四变压器串/并联LLC级联直流变换器。该级联变换器的后级LLC谐振变换器采用四变压器串/并联结构,不仅减小了单个变压器的匝比和电压电流应力,而且具有良好的自然均流特性,极大地提升了电路效率。采用基波分析法推导了后级LLC谐振变换器的等效模型和增益特性,对前级Boost电路参数和后级LLC谐振参数进行了优化设计。同时,针对激磁电感参数不一致对输出自然均流的影响,也进行了理论分析。最后通过Saber仿真验证了理论的正确性和可行性。

基于布谷鸟算法的电子变压器输出端谐振参数优化

常用来降低电子变压器主开关损耗的方法。目前是基于LLC谐振网络的软开关技术。其中谐振参数的选取是否合适直接影响到电子变压器输出性能的好坏。为此,该文引入布谷鸟搜索算法对谐振参数进行智能优化设计。该搜索算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,并且其特有的巢寄生行为和莱维飞行特性能够使得谐振参数避免陷入局部最优。其优化过程首先利用基波分析法对变换器的参数进行建模,然后分析和研究谐振电感、励磁电感与谐振网络直流增益、输入阻抗角以及原、副边电流、励磁电流的直接关系,从而得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用布谷鸟搜索算法优化得到使电路损耗最小的谐振网络参数。最后,以半桥LLC谐振变换电路为例,通过实验验证了在宽输入电压下,全负载范围内,该优化设计方法比"FHA+仿真"法的效率提高了1%~2%,样机最高效率达97%,证明了论文所提优化方法的有效性。