基于新型CD单元的两相交错并联高增益Boost变换器

为减少基于电容-二极管(CD)升压单元的两相交错并联高增益Boost变换器的CD单元数量,提升变换器电压增益,提出一种最后两级CD单元电容并联充电、串联供电的新型两相交错Boost变换器拓扑结构,进一步发挥CD单元的升压能力。分析新型3CD、4CD两相交错并联Boost变换器的拓扑演化过程,提出新型NCD两相交错并联Boost变换器的拓扑演化规律。以新型4CD两相交错并联Boost变换器为例,分析变换器工作原理,以及电感、电容寄生电阻对变换器电压增益的影响。最后在StarSim硬件在环实验平台搭建1 kW的新型4CD单元交错并联Boost变换器,验证该文所提拓扑的正确性。

基于神经网络的微电网交错并联变换器的改进自抗扰控制

针对混合储能微电网在负载突变、扰动加入等多种复杂工况下引起的用电端降压接口的电压质量降低的问题,文章设计了一种以改进线性自抗扰为主要控制器,以BP神经网络为辅助参数优化算法的闭环控制策略。首先,根据六路交错并联变换器的电路拓扑建立时域下的数学模型,并对系统总扰动进行重构,将总扰动分解为模型未知扰动和外界扰动,分别利用观测器进行估计,形成了改进线性自抗扰控制,提高系统的扰动观测能力和观测精度;其次,为使系统获得控制参数的实时优化能力,引入BP神经网络,对控制器参数进行实时整定;最后,搭建了混合微电网六路交错并联变换器的数字仿真模型和半实物仿真模型进行验证,并与PI,LADRC进行了比较。结果显示,所提控制策略不仅具备优异的输出电压质量,而且使系统获得了更好的稳定性与鲁棒性。

基于相间有源阻抗平衡单元的多相交错并联LLC谐振变换器均流策略研究

文中提出一种基于相间有源阻抗平衡单元的新型多相交错并联LLC谐振变换器均流拓扑。通过在相间构建有源阻抗平衡单元匹配相邻相的阻抗网络,从而平衡相邻相谐振元件因参数容差造成的输出电流不均衡。得益于相间有源阻抗平衡单元仅在相邻相之间传递部分能量,其增加的损耗较小。比较几种可能的相间有源阻抗平衡单元结构,并提出一种以开关电感作为有源阻抗平衡单元的均流拓扑。详细分析所述方案的均流机理和设计过程,并对其控制策略和多相拓展进行探讨。最后,通过搭建一台12 V/40 A的两相交错并联LLC谐振变换器样机,验证所述均流方案的可行性。

非线性环路补偿的交错并联BUCK变换器数字控制策略研究

针对氢能燃料电池输出低电压、大电流,不能适用通讯基站电源的问题,设计了一种电力电子交错并联BUCK变换器,同时提出了一种非线性环路补偿的数字控制策略。文中采用两个BUCK电路并联,控制信号为180°两相交错脉冲宽度控制,采用小信号模型建立了电压环、电流环数学模型,控制策略采用电流内环、电压外环双闭环控制。为了控制快准稳,分别对两环路控制策略补偿校正设计,通过环路补偿数字控制策略搭建交错并联BUCK变换器simulink模型,仿真结果表明变换器在输入范围下实现了48 V直流稳定输出,验证了本研究的有效性。

基于状态分解的三电平变换器交错并联技术

三电平变换器交错并联技术是满足大容量和高功率应用的重要途径,但传统交错并联难以避免环流较大的缺点。此处提出一种基于状态分解的新型交错并联技术,将两个并联三电平变换器视为一个整体进行调制,利用传统的五电平空间矢量方法计算出相应开关状态。在此基础上,优先考虑系统环流的影响,将五电平状态灵活地分解为对应的三电平状态。相较于传统交错并联技术,所提出的方法在进一步减小输出电流谐波的同时,还能有效抑制环流幅值,并通过仿真和实验验证了新型交错并联技术的可行性与有效性。

一种交错并联高增益软开关DC-DC变换器

提出了一种应用于新能源发电系统中的交错并联高增益软开关DC-DC变换器。该变换器采用交错并联结构,利用耦合电感与二极管电容网络相结合,以提高电压增益,引入ZVT辅助电路,实现了两个主开关管零电压软开关和一个辅助开关管的零电流软开关。变换器具有低输入电流纹波、高电压增益、高效率和低电压应力等优点。详细介绍了变换器的工作原理、电压增益特性、开关器件电压应力等。最后,搭建了一台200W的实验样机验证了理论分析的正确性。

多路LLC谐振变换器交错并联均流控制

LLC谐振变换器多路交错并联具有良好的应用前景,然而谐振元件的参数偏差会导致各路LLC谐振变换器电流不均衡的问题。为了解决这一问题,通过将二次侧的同步整流替换为可控整流方式,利用各路输出电流作为控制信号对二次侧进行脉宽调制控制,提供附加的电压增益,形成均流控制环路,保证各路的电压增益相同,从而实现多路LLC谐振变换器在相同开关频率下运行的均流调节。介绍了该控制的原理及实现方法。基于电磁暂态过程进行仿真,得出不同负载率下的电流不平衡度;同时搭建100 W的实验样机,在电流不平衡度最大的工况下,验证了该均流控制方法的可行性和有效性。

组合式交错并联DC-DC变换器高增益拓扑结构

为实现在提高变换器的增益的同时降低输入电流纹波,将二极管-电容倍压结构与交错并联DC-DC变换器进行组合,并引入双耦合电感,提出一种基于交错并联DC-DC变换器的组合式耦合电感高增益结构,采用分析拓扑模态波形判断其工作原理和稳态性能,理论计算出电压增益并设计出一台120W实验样机进行验证。研究结果表明:组合式耦合电感高增益结构可应用于Sepic及Boost交错并联DC-DC变换器。在提高电压增益的同时,漏感的存在能有效抑制输出二极管的反向恢复,从而提高变换器稳定性,在相同增益下具有最低的电压应力。研究结论可为高增益交错并联DC-DC变换器的应用提供理论依据。

交错并联LLC谐振变换器均流技术

针对交错并联LLC谐振变换器器件参数不一致引起的相间电流不均衡问题,提出一种在变换器二次侧串接耦合电感的均流方法。通过在变换器二次侧串联耦合系数为-的全耦合电感,使变换器两路输出电流进行反向耦合,在实现两相间均流的同时,又避免了耦合电感的漏感对变换器一次侧谐振产生影响。分析了耦合电感实现均流的工作原理,建立了基于串联耦合电感的谐振变换器交流等效电路模型,对改进后的变换器的均流效果进行了分析,并通过仿真和实验对所提方法进行了验证。研究结果表明:耦合电感对变换器电压增益的影响随耦合系数绝对值的增大而减小,耦合电感量越大变换器的均流效果越好。

交错并联Boost PFC电路的研究与设计

交错并联Boost不仅能提高PFC电路功率等级,还能减小电路纹波,降低EMI滤波器设计难度。文章针对传统的Boost PFC电路的不足,用交错并联Boost替代传统的Boost电路来提高功率等级、提高效率。分析比较了Boost PFC电路控制方式,优选平均电流控制模式,研制的交错并联Boost PFC电路,效率达98%以上,PF值达0.98以上。

基于单辅助绕组构造虚拟受控电压源的两相交错并联LLC谐振变换器均流策略

文中提出一种基于单辅助绕组构造虚拟受控电压源的两相交错并联LLC谐振变换器均流策略。将其中一相的辅助绕组作为虚拟电压源串入另一相谐振回路中,进一步通过调制相与相之间的交错角调节虚拟电压源的相位以改变该相谐振腔的等效输入电压,从而实现输出均流。所述方案仅需增加一个辅助绕组,结合移相控制策略便能实现输出均流和纹波电流抵消,结构简单且几乎不增加电路成本和损耗。详细分析所述均流策略的工作原理和设计要点。最后,通过搭建一台12V/40A的两相交错并联LLC谐振变换器实验样机验证所述方案的可行性。

多相堆叠交错并联制氢变换器控制策略与特性分析

制氢变换器的效率和输出纹波等指标在氢能应用中至关重要。多相交错并联Buck变换器(MPIBC)输出纹波的减小需要以增加并联支路、开关频率和滤波电感为代价,这将导致成本和损耗的提高。为此该文提出多相堆叠交错并联Buck变换器(MPSIBC),MPSIBC在MPIBC基础上增加纹波补偿并联支路。补偿支路采用具有补偿特性的PWM控制,输出交流电流与MPIBC输出电流纹波波形互补。MPSIBC利用输出补偿思想使得变换器输出纹波的消除不依赖开关频率等因素。该文从理论上对MPSIBC拓扑和纹波补偿原理进行了分析,并通过PSIM仿真和实验进行了验证,结果表明MPSIBC具有显著纹波抑制效果的同时可有效降低开关频率和滤波电感。

基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器

高增益直流变换器是新能源发电技术的重要环节,针对新能源发电系统小电压、大电流的输出特性,需要使用升压拓扑结构提升电压等级以满足后级负载稳定运行。由于传统升压变换器存在电压增益有限的不足,无法实现新能源发电系统并网运行。此处提出一种基于电荷泵单元的交错并联高增益直流变换器,在交错并联升压变换器的输入侧/输出侧增加若干个由二极管、电容组成的电荷泵单元。该变换器结合电荷泵单元电压倍增能力强和交错并联结构电流纹波小的特点,具有电压增益高、电感电流平均值小、开关管/二极管电压/电流应力低的优势。最后搭建了一台150W功率变换实验样机,实验结果验证了变换器的有效性与高效率,当输入电压为10 V、输出电流为1.25 A时,系统整体效率可以达到94.2%。

适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联Boost变换器

设计了一种适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联boost变换器,采用多路交错并联结构有效降低了系统重载下的输出电压纹波,理论空载最大输出电压120 V,最大输出功率119.2 W,重载下电压纹波低于5 mV。分析了交错并联Boost变换器的并联路数和每路电感放电时间间隔等参数对输出电压纹波的影响,并提出利用单路Boost变换器输出参数估算多路电压纹波的方法,可为交错并联Boost变换器并联路数的确定提供依据。

一种交错并联分裂开关电容升压变换器

该文提出了一种可用于光伏储能系统的交错并联分裂开关电容升压(Boost)变换器。其输入、输出电流均连续,且具有2种典型的控制方式:对称控制(d_(1)=d_(2))和均流控制(d_(2)=1/(2-d_(1)))。d_(1)、d_(2)分别为2个开关管的占空比。对称控制下,电压增益为传统Boost的(1+d_(1))倍,所有功率管的电压应力均等于输入电压U_(in)与输出电压U_(o)和的一半。均流控制且电流连续模式下,无需检测输入电流,即可在全占空比范围内实现两相电感的均流控制,且电压增益为G=2/(1-d_(1)),一个开关管和一个二极管的电压应力等于U_(o)/2,其余功率管的电压应力为U_(in)+U_(o)/2。该文详细分析了所提变换器在电流连续模式下的工作原理和2种控制方式下的稳态特性,并通过一台500W/50kHz的样机实验验证了理论分析的正确性。

结合磁集成与交错并联技术的无线充电系统

稳定的输出特性、较高的系统效率及集成度对于无线充电系统具有重要意义。针对这些需求,首先将两相交错并联的Buck变换器引入无线充电系统,结合闭环控制策略,通过调节Buck占空比实现恒压/恒流输出。交错并联变换器可以有效降低器件应力、损耗、及输出电流纹波,提高效率并延长用电器寿命。此外,利用磁集成技术可将系统中的功率电感与磁耦合机构进行集成。在不影响功率传输的前提下,利用耦合机构内部空间将LCC补偿拓扑电感、交错并联变换器中的滤波电感分别与发射线圈、接收线圈集成,提高系统的集成度。最后,基于67.2 V/8 A的实验平台实现了恒压/恒流充电,证明了系统可行性。

交错并联开关电感Boost变换器的失稳分析与控制

为提高输出电压增益,减小开关管电压应力,将开关电感结构代替传统电感嵌入到交错并联Boost变换器中。利用频闪映射法得到交错并联开关电感Boost变换器在峰值电流控制下的离散数学模型,并通过分岔图、相轨图、Jacobian矩阵特征值研究其失稳机理,结合参数共振微扰与电荷控制的优点,设计了补偿方案对失稳系统进行混沌控制。研究结果表明,开关电感的嵌入有效拓宽了交错并联Boost变换器的稳定范围,并通过补偿方案使得混沌系统重回周期-1稳态,提高了变换器的工作性能和稳定性。

基于非线性扩张状态观测器的交错并联Buck变换器无模型预测控制

针对交错并联Buck变换器在复杂环境下受到内外部扰动导致控制性能下降问题,提出一种基于非线性扩张状态观测器的无模型预测控制策略(NESO-MFPC)。建立超局部模型来替换原有先验物理模型,降低控制系统模型精度依赖。设计非线性扩张状态观测器估计超局部模型中未知干扰部分,并补偿到基于超局部模型的预测模型中去,提高抗干扰能力。设计无差拍预测控制策略,保证系统的快速动态响应。仿真结果表明,相比于传统控制方法,该控制策略具有更优的动稳态性能和鲁棒性。

两相交错并联双向DC-DC变换器研究

对一种两相交错并联双向DC-DC变换器进行了研究,变换器由两个半桥拓扑交错并联构成,采用电压、电流双闭环控制。首先介绍变换器电路结构和工作原理,然后通过MATLAB/Simulink仿真分析,仿真中添加输入电压变化和负载电阻突变两种扰动,仿真结果表明该变换器可以实现稳定的能量转换,交错并联能有效减小纹波,变换器在双闭环控制下均流效果好响应速度快、抗干扰性强,对于实现稳定可靠双向DC-DC变换的相关领域具有研究意义。

基于滑模变结构的交错并联Boost电路均流控制研究

Boost电路常常被用于新能源行业中的升压电路,如光伏发电系统、功率因数校正电路等。交错并联的Boost电路更是因为其散热均匀、器件的电流应力小、体积更小等优势而替代一路Boost被广泛应用。在三路交错并联Boost电路的基础上,采用一个开关周期内三路IGBT的开关信号相差120°的模式实现均流控制。同时,为了对输出电压以及电感电流进行良好控制,提出采用电压外环以及滑模变结构的电流内环控制方法。仿真和实验波形验证了所提方法的有效性。