宽增益高效率级联式四开关Buck-Boost LLC变换器

为了解决变频控制的桥臂共用型四开关Buck-BoostLLC级联变换器磁性元件设计和优化困难的问题,提出一种二次侧为特殊全桥整流结构的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器。通过控制二次侧开关管的交叠导通时间以拓宽变换器的电压增益。该变换器可根据不同的输入电压范围工作在交叠模式和整流模式;在不改变变换器参数的条件下将增益显著提高,能够适应更宽范围的输入电压,同时保持了变换器较高的工作效率。在两种工作模式的基础上,采用移相控制使变换器所有开关管实现零电压导通(ZVS),二极管实现零电流关断(ZCS)。结合状态平面轨迹分析法,对定频控制的级联式四开关Buck-Boost LLC变换器进行模态分析,并推导两种工作模式下的输入-输出表达式和开关管的软开关实现条件。最后,通过研制一台70~280 V输入、240 W/28 V输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。

高频链AC-DC矩阵变换器的变控制频率软开关调制策略

针对高频链AC-DC矩阵变换器的高效率要求,提出了一种变控制频率软开关调制策略。该调制策略在基于零矢量嵌入的分段同步控制策略基础上,以单控制周期平均功率不变为原则,通过改变控制周期长度,并调整一个控制周期内的电压矢量排布,优化脉冲宽度,使变换器在换流时全部开关器件的零电压开通成为可能。通过仿真分析和实验证明,采用本文提出的变控制频率调制策略,变换器在整流和逆变模式下,均可实现网侧电流三相平衡正弦,功率因数达到0.981,输出电压纹波小,最高效率达到96.9%,实现了高性能、高效率运行。

双向隔离DC-DC变换器的损耗优化控制

计及储能系统对不同电压等级DC-DC变换器端口在宽电压输入、高升压比、低电流纹波、低损耗、安全性等方面的要求,着重对其电路特性、调制控制和损耗优化三方面进行研究。研究成果对提高双向隔离DC-DC变换器效率及其在储能系统中的应用有借鉴价值。

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器动态建模与最小回流功率控制

通过分析双重移相控制下双向全桥DC-DC变换器的软开关约束条件及功率传输特性,提出了满足软开关条件的基于最小回流功率的双重移相控制策略,建立了双重移相控制下变换器的动态小信号模型。最后,通过实验样机,分析了基于最小回流功率双重移相控制策略的变换器动态和稳态特性,对动态模型和最小回流功率控制策略进行了验证。实验结果表明了采用基于最小回流功率控制对提高变换器效率的有效性。

次级钳位的FB-ZVZCSPWM电路研究

在变压器次级加上一个钳位网络 ,可实现移相全桥电路的零电压零电流软开关 ,使得该电路更加适合于高电压大功率场合。分析了其操作过程及优点 ,并给出了 2 .5kW开关电源的实验结果。

隔离型双半桥DC-DC变换器的软开关特性

分析了隔离型双半桥(DHB)DC-DC变换器的软开关特性。首先介绍DHB变换器的工作原理,详细分析DHB变换器的软开关过程。通过理论建模和定量分析,给出各开关管实现零电压开通的充要条件。总结谐振电流、变换器输出功率和死区时间与实现零电压开通的三条规律,推导出各开关管软开关实现所允许的变换器最小输出功率的解析表达式。然后,提出一种改进的占空比控制策略,有效地扩宽了变换器的软开关运行范围,有助于变换器实现稳定的软开关运行。最后,通过样机实验验证了所提的理论分析以及改进控制方法的正确性和有效性。

光伏高效软开关DC-DC变换器的数字化控制与实现

为满足三相光伏并网逆变器高输入电压的需求,克服其工频升压隔离变压器耗材严重的不足,本文提出了一种新型的高频变压器隔离升压软开关变换器,它通过两个升压绕组串联整流提高输出电压,一个降压绕组串联换流电感实现了全功率范围内变换器的软开关。文中首先分析了其工作原理,然后给出了一种非对称数字移相脉冲宽度调制控制策略和实现方法,最后设计并制作了工程样机。实验结果表明,该变换器控制方案合理,工作效率高。

分布式风光储系统双向DC-DC变换器研究

文中提出了一种分布式风光储系统的架构,并重点研究系统中连接蓄电池和直流母线的双向DC-DC变换器。双向DC-DC变换器能够实现太阳能阵列、风机、电网和蓄电池之间的能量交换、调节母线电压,是风光储系统的关键部分。本文采用高变比的双有源全桥变换器构成双向DC-DC变换器,它既能连接较低输出电压的蓄电池和高压直流母线,又能通过移相控制实现功率双向流动和软开关。本文研制了一台3 k W风光储系统样机,在不同工况下测试了双向双有源DC-DC变换器的功能。

双向全桥DC-DC变换器单移相闭环控制研究

针对基于传统单移相控制的双向全桥DC-DC变换器存在效率低的问题,提出了一种基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器设计方案;分析了双向全桥DC-DC变换器稳态特性,详细介绍了基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器的建模实现。仿真与实验结果表明,基于单移相闭环控制的双向全桥DC-DC变换器效率高、损耗小。

电压型双向全桥DC-DC变换器的双重移相控制

针对双向全桥DC-DC变换器,为降低电流应力和回流功率,提高转换效率,提出了一种新的电压型双重移相控制方式。首先分析了双重移相控制原理,推导出内、外移相角与输出功率、电压的关系,深入分析了IGBT实现软开关的充要条件,在此基础上提出了在满足软开关的条件下,对于给定电压实现最小回流功率的双重移相控制策略,得出内、外移相角的计算方式。最后,借助Matlab仿真工具建立系统模型进行试验,试验结果表明了所提出的控制方法的正确性和有效性。

一种新型次级箝位ZVZCS-PWM变换器的研究

在分析ZVZCS-PWM软开关工作原理的基础上,提出了一种利用耦合输出电感的新型次级箝位ZVZCS-PWM变换器。该变换器采用了不带损耗元件和有源开关的简单辅助电路,减小了次级整流二极管的电压应力,且轻载时箝位电容的充、放电电流能根据负载情况自动调整。最后,成功得出了变换器的设计参数并给出了实验结果。

一种新型移相控制FB-ZVZCS-PWM变换器

为克服全桥零电压零电流变换器现有拓扑结构电流应力大、控制复杂、稳定负载范围窄等缺陷,提出了一种新的基于移相PWM(脉宽调制)控制的变换器拓扑结构.该拓扑结构在负载率大于15%时能稳定地实现超前臂和滞后臂的软开关,并且电流应力大大减小.建立了该拓扑结构的小信号模型,用Matlab对其动态性能进行了仿真分析.最后,试制了一台容量为8 kW,输出电压为110 V的样机,证明了理论分析的正确性和参数设计的合理性.

基于双辅助网络的宽软开关范围高效高频链DC-AC变换器

该文提出一种基于双辅助网络(dual auxiliary network,DAN)的宽软开关范围周波变换类型的高频链逆变(cycloconverter-type high frequency link inverter,CHFLI)电路,简称DAN-CHFLI电路。原边侧采用对称型无源辅助网络(passive auxiliary network,PAN)解决了传统CHFLI电路在空载、轻载及输出电压较小时原边侧开关管无法实现软开关的问题,拓宽了软开关范围,保证了其在任意负载条件下的零电压导通(zero voltage switching,ZVS)。副边侧有源辅助网络(active auxiliary network,AAN)由钳位电容和H桥组成,可以解决漏感与开关管寄生电容谐振造成的电压振荡问题,并辅助周波变换器换流。针对AAN电路,提出一种移相钳位策略:AAN开关管与原边开关管类似,也采用固定占空比方波信号移相调制;且相比原边开关管,AAN开关管延迟导通以实现软开关。文中详细分析了DAN-CHFLI拓扑结构、换流过程、PAN和AAN工作原理及开关管的软开关特性,并设计实验样机验证了理论分析的正确性。

非恒定电压输入对带饱和电感移相全桥ZVS-PWM变换器的影响

蓄电池的输出电压在使用过程中是从高到低宽幅变化的,这对以蓄电池作为电源的电流变换器、特别是运用软开关技术的电流变换器产生了很多影响。以带饱和电感的移相全桥零电压开关ZVS-PWM直流变换器为研究对象,在对其7种工作模式进行具体分析的基础上,研究了输入电压幅值变化对其软开关条件实现、变压器副边占空比丢失及其整个直流变换系统变换效率的影响,并进行了仿真实验;对不同输入电压下的仿真实验数据进行对比和分析。结果表明,输入电压升高会严重影响滞后桥臂ZVS的实现,增大环流时间和环流电流;而输入电压下降则会增大占空比丢失,影响输出电压。

应用于电力电子变压器的双向DC-DC变换器综述

作为PET的中间环节,双向DC-DC变换器起到电气隔离和电能变换的重要作用。文章阐述了PET发展状况,重点分析了双有源桥(DAB)变换器和LLC谐振变换器的工作原理与性能优化方法,介绍了PET采用这两种DC-DC变换器时的功率平衡控制策略,并探讨了PET未来发展的关键技术问题。

一种新型软开关 DC-DC 变换电路

提出一种新型的零电压、零电流全桥ＰＷＭ相移控制ＤＣ－ＤＣ变换电路。其功率器件处于零电压开关状态和零电流开关状态，降低了开关损耗。文中给出该电路工作原理、设计特点及实验结果。

移相全桥ZVS软开关DC-DC稳压电源的设计与分析

随着高频技术、谐振技术的发展,全桥移相软开关电源已广泛应用在低压、大电流开关电源领域,文章运用PWM原理,设计了一种50 V/100 A开关电源。通过实例分析了移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器的电路特征,结合样机的实际运行状况,验证了设计方案的合理性,FB-ZVS-PWM变换器能很好的实现软开关,提高效率,使输出电压得到稳定控制,通过调整移相控制,可实现直流输出的宽范围调整。因此,论文研究和设计的FB-ZVS-PWM变换器具有较好的工程实用价值和应用前景。

基于扩展移相的隔离型AC-DC变换器零矢量PWM调制策略

传统隔离型双向AC-DC变换器多为两级式结构,变换器效率低、控制系统复杂,现有的单级式解决方案通常依赖大量实时计算,难以兼具低电流应力、宽软开关范围和高功率传输能力特性。为此,该文设计基于双有源全桥的新型单级隔离型双向AC-DC谐振变换器,提出一种含有零矢量的复合频率调制策略。从高频开关周期入手,利用数学推导,证明所提方案在实现自动功率因数校正功能的同时,可降低开关器件的开关频率,免除附加吸收电路,实现交直流全桥的软开关,且几乎无功率回流,从而有效提升变换器的功率传输能力,所提单变量调节方法简化控制系统设计。最后,搭建额定功率为450W的仿真和实验平台,证明理论分析的正确性和调制策略的可行性。

基于双重移相的双向有源全桥DC-DC变换器优化控制策略

针对双向有源全桥变换器存在回流功率过大、开关器件硬开通损耗以及动态响应速度较差等问题,文中基于双重移相控制提出一种虚拟直接功率的回流功率优化方法。通过对双重移相控制下的工作原理及工作特性进行分析,推导出零电压开关软开关边界,并以软开关为约束条件,利用KKT(Karush-Kuhn-Tucker)条件优化算法得到全功率范围内的回流功率优化方案。该方案与所提虚拟直接功率法相结合并同时作用,当运行状态发生变化后,系统不仅可以有效减小变换器的回流功率,而且也能够增强变换器的动态响应速度。最后搭建MATLAB/Simulink仿真模型以及小功率变换器实验样机,通过不同控制策略下的对比实验,验证了该策略的正确性以及优越性。

热平衡移相控制策略在双有源桥DC-DC变换器的应用研究

随着飞机电气系统向多电化和全电化发展,机载储能装置的使用对双有源桥(dual-activebridge,DAB) DC-DC变换器性能要求不断提高。DAB变换器中功率开关器件的热损耗影响着器件的使用寿命,因此也影响了变换器可靠性,所以对功率开关器件进行热平衡控制是一项很重要的指标。先通过对扩展移相控制策略下的航空DAB DC-DC变换器的工作模态和开关热不平衡现象进行分析和实验验证,找到轻载条件下难以实现软开关的原因,以及一次侧超前桥臂与滞后桥臂软开关条件的差异,从而提出一种在原有控制基础上的新型热平衡移相控制策略。通过时基交替控制模式和温度反馈控制模式2种方式进行控制效果实验,最终通过观测变换器热成像温度分布图、整机效率计算以及开关波形分析,验证了提出的算法实现功率器件热平衡控制方法的有效性,该方法可以提高变换器效率,减小器件应力,从而提高了DAB变换器的可靠性,提升器件寿命。