DCM Buck-PFC电路的临界电感与波形畸变

研究了Ｂｕｃｋ 变换器用于功率因素校正时输入电流波形的畸变，找出了功率因数及波形畸变的决定因素；分析了Ｂｕｃｋ－ＰＦＣ电路的工作原理和临界条件，并推导出了临界电感的计算公式，为工程设计提供了计算依据；最后还给出了一个设计实例及其仿真和实验结果。

可控整流直流电动机调速系统主回路临界电感量与滤波电感量的计算问题

研究了三相半波可控整流和三相桥式全控整流直流电动机调速系统主回路临界电感量L_(lx)和滤波电感量L_(md)的计算问题,提出以限制连续整流电流i_d在谷点以上部分的平均值(也可定义为i_d的脉动幅值)作为滤波指标,从而使L_(lx)和L_(md)的计算公式达到统一,分析了回路电阻对L_(lx)和L_(md)计算的影响。

LLC谐振变换器临界励磁电感的精确设计方法

以LLC谐振变换器为研究对象设计变换器时,在选定死区时间和开关管后,存在临界励磁电感,使变换器恰好在死区时间内完成对开关管寄生结电容的充放电,实现开关管零电压开通(ZVS)。在精确计算出死区时间内电荷供给量的基础上,根据电荷守恒原则推导得到更精确的临界励磁电感设计公式。最后,搭建实验样机,分别基于传统方法和改进方法进行谐振腔设计,结果表明,改进方法能更准确有效地实现开关管的ZVS。

Super-Boost变换器的工作模式及输出纹波电压分析

Super-Boost变换器代替传统的充、放电模块可大大减小电源的质量和体积,提高其功率密度,因此在空间电力系统中具有广阔的应用前景。但由于Super-Boost变换器有多个功率元件,且存在电感电流反向流动特性,导致其供能模式及输出纹波电压较传统Boost变换器复杂。为了给Super-Boost变换器的分析和设计提供正确的理论指导,对Super-Boost变换器供能模式及输出纹波电压进行了深入研究。研究发现,电感L_(1)和L_(2)均存在连续导电模式、伪连续导电模式和伪断续导电模式等工作模式,建立各工作模式的临界电感和输出纹波电压解析数学模型,探讨峰值电流与电感间的关系,得到了满足设计要求的最小电容和最小电感,据此给出了变换器参数设计方法,实验结果验证了理论分析的正确性。

Boost变换器的输出纹波电压分析与最小电感设计

为了便于Boost变换器的小型化、集成化设计以及满足本质安全的要求,根据电感电流最小值的差别,将其分为完全电感供能模式(CISM)、不完全电感供能且连续导电模式(IISM-CCM)和不完全电感供能且不连续导电模式(IISM-DCM).对3种模式的输出纹波电压进行了分析,得出了最大输出纹波电压.指出在给定的工作范围内,最小负载电阻和最低输入电压所对应的CISM和IISM的临界电感,即为使得最大输出纹波电压最低的最小电感,且最大输出纹波电压的极小值与电感无关.实验结果表明:当最小电感接近理论值278μH时,最大输出纹波电压取得极小值;当电感大于该值时,输出纹波电压保持不变;当电感小于该值时,输出纹波电压随电感的减小而增加.实验结果验证了理论分析的正确性.

自耦式12脉波整流系统平衡电抗器临界值设计

在自耦式12脉波整流系统中,平衡电抗器是整个系统的关键器件。首先对自耦式12脉波整流系统平衡电抗器等效电路进行了详细分析,得出平衡电抗器电感和电路其他参数之间的关系。在考虑了移相变压器激磁电流对平衡电抗器激磁电流影响的因素下,提出了平衡电抗器临界值选取简单而有效的方法,仿真和实验证明了理论分析的正确性。根据该方法计算的临界电感值具有足够精度,可以满足工程需要。平衡电抗器的体积也能够进一步减小。

基于开关电感的二次型Buck-Boost变换器

为降低基本二次型Buck-Boost变换器输入电感电流应力,提出一种基于开关电感的二次型Buck-Boost变换器。详细分析变换器在L_(1)-CCM、L_(2)-CCM、L_(3)-CCM下的能量传输过程,指出在该模式下电感L_(1)、L_(2)取值是否相等仅对变换器的工作模态有影响;对该模式下的基本关系进行推导,得出变换器电压增益,输入电感电流应力表达式,并分别给出电感L_(1)、L_(2)和L_(3)的连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)临界条件与临界电感取值。与基本二次型Buck-Boost相比变换器增益提高了两倍,输入电感电流应力降低了近一倍。最后,通过仿真和实验验证了所提电路的可行性和理论分析的正确性。

Z源直流变换器电感电流断续工作模式分析

Z源变换器具有新型的拓扑结构,在输入直流电源和输出变换器之间采用独特的Z源网络进行连接,以获得更好的升/降压效果.在电感电流断续条件下,对Z源直流变换器的工作状态进行了详细分析,利用稳态条件下电感平均电流为零的条件推导出Z源直流变换器的升压比,进一步分析出临界电感的计算公式,并通过仿真验证了理论分析的正确性.

Buck DC-DC变换器电感的优化设计

提出了一种优化电感的设计方法,以最小的电感实现了Buck DC-DC变换器最大输出纹波电压(MOVR)达到极小值.该方法首先通过计算得到连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)下的输出纹波电压,然后根据电感取值分析这两种模式下的MOVR,最终得到了使MOVR达到极小值的最小电感.分析得到,对于任意给定的输入电压和负载范围,计算最大输入电压、最小负载下CCM和DCM模式的临界电感和最小输入电压、最大负载下的临界电感,则最优电感为两者中的较大值.Pspice仿真结果验证了上述理论分析的正确性,开关频率为52kHz,输出电压12V时,对于给定输入电压范围15～21V,负载范围35～170Ω,最优电感为327μH.

单电感双输出Buck变换器的供能模式及输出纹波电压分析

由于后级开关的存在,使得单电感双输出(SIDO)Buck变换器的供能模式变得复杂化,为给SIDO Buck变换器的分析设计提供正确的理论指导,该文对SIDO Buck变换器的供能模式进行深入分析。发现变换器工作在连续导电模式(CCM)时存在完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM)两种供能模式,同时变换器工作在断续导电模式(DCM)时也存在两种供能模式:双支路供能模式(DSM)和单支路供能模式(SSM)。该文得到各供能模式的临界电感,推导各供能模式的输出纹波电压解析式,总结出供能模式和输出纹波电压与电感之间的关系,并指出变换器工作在CCM时两条支路输出纹波电压间存在交叉影响。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

变抽头六相整流系统均衡电抗器临界值的确定

均衡电抗器是变抽头六相整流系统的关健器件。在对变抽头六相整流系统均衡电抗器电感取值进行详细理论分析的基础上,提出一种计算均衡电抗器临界电感简单而有效的方法,并通过仿真和实验证明了理论分析的正确性。根据该方法计算的临界电感值具有足够精度,能够满足工程需要。理论分析所得结论可用于均衡电抗器的参数选定,为变抽头均衡电抗器的设计提供了依据。

Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

分析了Boost变换器在开关关断期间的能量传输模式,根据流经电感的最小电流与输出电流的比较,将其分为完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM和IISM的临界电感和临界条件。指出工作在连续导电模式(CCM)的Boost变换器,既可能工作在CISM也可能工作在IISM;而在不连续导电模式(DCM)的Boost变换器,必定工作在IISM。指出对于给定负载、电容和开关频率的BoostDC-DC变换器,CCM-CISM模式的输出纹波电压最小且与电感无关;CCM-IISM模式的输出纹波电压较大且随电感减小而增大;DCM模式的输出纹波电压最大且亦随电感减小而增大;CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感。文中给出了实例,并用实验结果验证了理论分析的正确性。

Buck-Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

根据电感电流最小值与输出电流的比较,将Buck-Boost变换器的能量传输模式(ETM)分为完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM和IISM的临界条件和临界电感.将电感电流最小值与零和输出电流进行比较,得出Buck-Boost变换器存在三种工作模式,即CISM、不完全电感供能且连续导电模式(IISM-CCM)和不完全电感供能且不连续导电模式(IISM-DCM).推导出了变换器工作于三种模式时的输出纹波电压表示式,指出对于给定负载、电容和开关频率的Buck-Boost变换器,CISM的输出纹波电压最小且与电感无关,而IISM-CCM和IISM-DCM的输出纹波电压较大且随电感减小而增大.CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感.文中给出实例,实验结果与理论分析一致,但因未考虑器件参数输出纹波电压略高于理论分析值,实验结果验证了理论分析的正确性.

二次型Boost变换器工作模式及输出电压纹波分析

根据二次型Boost变换器输入电感和储能电感的工作模式,划分了二次型Boost变换器的工作模式区域,并分析了不同能量传输模式时输出电压的纹波特性。根据储能电感电流谷值与输出电流的关系,分析了二次型Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式:完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM与IISM的临界电感值和临界工作条件。当储能电感工作于连续导电模式(CCM)时,二次型Boost变换器既可以工作于CISM,也可以工作于IISM;当储能电感工作于不连续导电模式(DCM)时,二次型Boost变换器只能工作于IISM。对于给定输入电感、负载、电容和开关频率的二次型Boost变换器,当储能电感工作于CCM-CISM模式时,输出电压纹波最小,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与储能电感无关;而当储能电感工作于DCM-IISM模式时,输出电压纹波最大,输出电压纹波随着储能电感的减小而增大。最后,通过试验装置验证了理论分析的正确性。

一种基于NCP1014的反激式开关电源设计研究

介绍了反激式开关电源的原理,给出了基于NCP1014芯片的电源设计方案,高频变压器初次级匝数以及临界电感计算方法,研究了反激式开关电源电压质量与MOSFET开断的关系,给出了解决方案。实验结果表明,该设计方案具有电压及负载调整率好,效率高,电压纹波小等优越性能。

二次型CCM Boost变换器能量传输模式

为了分析二次型CCM Boost变换器输出电压纹波特性,研究其能量传输模式。根据电感电流谷值与负载输出电流的关系,分析二次型CCM Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式,即完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM)。分析在忽略输出电容等效串联电阻和存在输出电容等效串联电阻两种情况下,工作于CISM和IISM模式的二次型CCM Boost变换器的输出电压纹波特性,得出CISM与IISM模式的临界电感值和临界工作条件。分析结果表明,当二次型CCM Boost变换器工作于CISM模式,且忽略输出电容等效串联电阻时,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与电感无关;而当存在输出电容等效串联电阻时,工作于CISM模式比IISM模式具有更小的输出电压纹波。实验结果验证了理论分析的正确性。

采用开关周期最优利用率控制的电流断续模式升压功率因数校正变换器

提出一种新的开关周期最优利用率控制,与定占空比控制相比,增大了临界电感值,降低了主功率器件电流峰值及有效值,提高了变换效率,同时也减小了输出电压纹波或输出储能电容。制作了120 W的原理样机,并进行了实验,实验结果验证了理论分析的正确性。

正-反激组合变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

为给正-反激组合变换器的设计和研制提供理论指导,对其能量传输模式进行深入研究,发现反激部分工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)时分别存在六种和四种能量传输模式,并推导出各工作模式之间的临界电感,分析得出反激部分工作于CCM时对应各能量传输模式的变压器临界电感随电感的减小而增大。推导出各模式的输出纹波电压解析式并进行对比分析,指出反激部分工作于不完全电感供能时,输出纹波电压随变压器电感的增大而减小;而工作于完全电感供能时,却与变压器电感无关,且随电感的减小而减小,此时,仅需较小的输出滤波电容和电感就可满足输出纹波电压指标要求。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。

MPPT控制Boost变换器的一种软开关实现策略

提出了最大功率点跟踪MPPT(Maximum Power Point Tracking)控制Boost变换器的一种软开关实现策略:将MPPT控制Boost变换器设计在断续导通模式DCM(Discontinuous Conduction Mode)下。首先推导了MPPT控制Boost变换器的等效负载,然后借助工作模式分析推导得到输入电感的临界值。设计输入电感为临界值就可以使得变换器在全输入电压范围内工作在DCM模式下,开关器件实现自然的软开关。最后,在PSIM软件中完成了仿真验证。

交错控制双输入Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

多输入Boost变换器较传统并联方式工作的Boost变换器而言,具有体积小、成本低、增益高、控制方式灵活等优点,因此在新能源联合分布式发电系统中具有广阔的应用前景。但由于多输入Boost变换器存在多个输入电压及功率开关管,导致其供能模式及输出纹波电压较传统Boost变换器要复杂得多。为给多输入Boost变换器的分析和设计提供正确的理论指导,该文对采用交错控制的双输入Boost变换器供能模式及输出纹波电压进行深入研究。研究结果发现,电感L1存在完全电感供能模式(CISM)、不完全电感供能模式(IISM)和断续导电模式(DCM)三种供能模式;电感L2存在连续导电模式(CCM)和DCM两种供能模式。推导出各供能模式的临界电感,得到各供能模式的输出纹波电压解析式,据此给出双输入Boost变换器参数设计方法。实验结果验证了该理论分析的正确性。