SOFT SWITCHED SYNCHRONOUS RECTIFIER WITH PHASE-SHIFTED FULL BRIDGE CONVERTER AND ITS SMALL-SIGNAL ANALYSIS

By using the output inductors and body capacitances without adding any component compared with hard switching synchronous rectifier,the topology of a soft switched synchronous rectifier with phase-shifted full bridge zero voltage switching DC/DC converter is proposed. The converter efficiency is maximized due to soft switching of the full bridge MOSFETs and the synchronous MOSFETs, and also the low conduction loss of synchronous MOSFET. The operation principles of the circuit are analyzed in detail and the small-signal model is derived, also the converter dynamic characteristics are analyzed. Frequency responses of transfer functions under different values of transformer primary leakage inductance are discussed. The experimental results were obtained from a 400 V input and 100 A/12 V output DC/DC converter operating at 100 kHz. The results show that the converter efficiency is 2% higher in rated power than traditional diode rectifier.

Impedance Modeling and Stability Analysis of Dual Active Bridge Converter with LC Input Filter

The dual active bridge(DAB)converter is gaining more and more attention in various applications such as energy storage systems,electric vehicles and smart grids.To improve the quality of the input current,a LC filter is often cascaded at the input side of the DAB converter.However,there are instable problems of this cascaded system due to the impedance interactions of the DAB converter and the LC filter,although the DAB converter is stable at the individual operation mode.To assess the stability of the cascaded system of the DAB converter and the LC filter,the impedance model of the DAB converter is firstly developed based on generalized state-space averaging method.The developed impedance model can be used to accurately predict the stability of the DAB converter with its LC input filter.Based on the stability analysis,the optimum filter parameter design guideline is determined.The impedance model and stability analysis are validated by the simulation and experimental results.

基于新能源发电改进型移相全桥变换器研究

新能源发电中需要广泛使用移相全桥变换器,以实现软开关技术从而减小系统的开关损耗。而传统移相全桥直流变换器滞后臂在轻载时难以实现ZVS,导致系统大功率输出时效率降低以及系统换路时容易产生尖峰电压、电流等现象,针对这一问题,提出了一种改进的有源软开关移相全桥DC-DC变换器拓扑。系统首先提出了改进变换器的拓扑结构,在此基础上对其工作模态进行了研究分析,并合理优化相关器件的选型,最后通过系统仿真及试验平台进行了系统仿真和试验测试,结果表明,所设计的加入辅助电路改进型移相全桥直流变换器在轻载情况下,能够使变换器滞后臂达到软开关效果,同时,在大功率输出情况下,对器件发热、电压波形振荡均有较好的抑制作用,系统整体效率变高,同时可靠性、稳定性变强。

基于扩张状态观测器的移相全桥变换器无模型预测电流控制

针对移相全桥变换器易受到外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于扩张状态观测器的移相全桥变换器无模型预测电流控制策略(ESO-MFPCC)。建立变换器不依赖系统参数的超局部模型,替代原有复杂精确模型;设计扩张状态观测器估计超局部模型中的干扰部分,引入占空比补偿环节,削弱换流过程中产生的固有占空比丢失影响,提升系统的控制精度;离散化系统预测模型,结合无差拍控制策略,输出最优等效占空比。实验结果表明,该控制策略具有良好的鲁棒性和动态性能。

基于负载自适应的辅助LC网络宽范围零电压开通的输入串联输出并联移相全桥DC-DC变换器

提出一种由2个移相全桥(phase-shifting full-bridge,PSFB)变换器模块和2个辅助LC网络组成的输入串联输出并联的DC-DC变换器。每一个LC网络连接在一个模块超前桥臂的中点和另一个模块滞后桥臂的中点之间。利用辅助LC网络,滞后桥臂开关管可以实现轻载下的零电压开通(zero voltage switching,ZVS),辅助LC网络的电流幅值可以自适应负载变化,即轻载时电流幅值大,用于实现滞后桥臂软开关管能量多,重载时,LC网络电流幅值小,环流损失小。因此,所提变换器适用于宽范围负载。对变换器的特点进行分析,并通过一个功率900W的原理样机验证了所提变换器的性能。

两级高轻载效率数字功率变换器的研究

针对电源轻载效率低的问题,提出了一种数字(DSP)集成控制方法。该方法同时控制PFC级直流输出母线电压和全桥部分的开关时序,轻载时,通过调整母线电压并降低开关频率来减小开关损耗和环路电流损耗。实验结果表明,该变换器在10%额定负载下效率能达到90%,在5%额定负载下效率仍高于80%。

基于UCC3895的谐振式无线电能传输系统分析与设计

通过对谐振式无线电能传输系统原理结构的分析,针对无线电能传输系统中磁耦合结构固有的松耦合特性,导致磁耦合结构耦合系数小、漏感大、消耗大量的无功功率,提出了一种在传统谐振网络中加入阻抗匹配网络的更适合于实际工程应用的改进型谐振网络,并给出谐振网络参数的设计要点。最后搭建了基于UCC3895控制芯片的移相全桥无线电能传输系统的试验平台,对系统的提离特性、偏移特性以及负载特性等进行了测量与分析。结果表明,在一定的距离范围内该系统具有良好的电能传输效果。

一种新颖高效的DC/DC变换器软开关特性研究

针对移相全桥变换器可能存在的偏磁问题以及在高升压比应用中开关管电流应力大、软开关特性差及占空比丢失等问题,提出了一种将Boost电路、移相全桥和谐振电路相结合的拓扑结构;对该电路结构的工作原理做了简要介绍,给出了电路工作的关键波形图;利用基波分量法对简化之后的电路进行了分析,依据电路的工作状态及数学模型对电路实现软开关的条件做了详细研究,给出了确保这种新颖高效DC/DC变换器实现软开关的电路关键参数设计方法;最后,对电路存在的一些问题做了评价,并提出了解决方案;开发了一台1 000 W的样机。试验结果表明,这种新颖的DC/DC变换器具有良好的性能,并验证了分析与计算的正确性。

一种高功率因数可调直流开关电源的设计

采用交错并联Boost PFC变换器和移相全桥变换器,分析了一种高功率因数可调直流开关电源的设计方案。设计并调试了一台2.2 k W的试验样机。样机输入功率因数、效率高,充分验证了设计方案的可行性,在大功率应用场合具有良好的应用前景。

峰值电流控制模式在移相全桥变换器中的应用

文中主要讨论了峰值电流控制模式的斜坡补偿的原理和意义,设计了移相全桥零电压开关控制电路中的斜坡补偿电路。

基于ZVS负载范围的移相全桥变换器参数优化设计

移相全桥(PSFB)变换器以其零电压开通(ZVS)的软开关特性而得到广泛的应用。但在实际的工程应用中,移相全桥变换器电路参数的设计仍然存在较大的困难。通过深入分析移相全桥变换器的工作原理,推导出系统占空比丢失以及ZVS负载范围的数学表达式,提出了一种基于ZVS负载范围的移相全桥变换器参数优化设计方法,详细地介绍了隔直电容、输出滤波电感、谐振电感以及IGBT死区时间的设计方法。最后,通过搭建45 kW的实验样机验证了理论分析的正确性。