零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器

该文提出一种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器,该变换器的一个桥臂为三电平桥臂,其开关管的电压应力为输入电压的一半,可在很宽的负载范围内实现零电压开关,可以选用场效应管(MOSFET);另一个桥臂为两电平桥臂,其开关管电压应力为输入电压,可在很宽的负载范围内实现零电流开关,可以选用IGBT。该变换器的输出整流电压交流分量很小,可以减小输出滤波器,改善变换器的动态特性。其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器。该文详细分析该变换器的工作原理,讨 论参数设计,并且给出实验结果。

零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器

该文提出一种零电压开关复合式PWM全桥三电平变换器,其中一个桥臂为三电平桥臂,另一个桥臂为两电平桥臂。三电平桥臂的开关管的电压应力为输入电压的一半,可在宽负载范围内实现零电压开关;两电平桥臂的开关管的电压应力为输入电压,它们利用变压器的漏感来实现零电压开关;该变换器的输出整流电压交流分量很小,可以减小输出滤波器,改善变换器的动态特性;其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器。该文详细分析该变换器的工作原理,讨论参数设计,并且给出实验结果。

加箝位二极管的零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器

零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器(ZVSPWMH-FBTL变换器)利用变压器的漏感和开关管的结电容可以实现开关管的ZVS,但是输出整流管仍然存在反向恢复带来的尖峰电压。为了解决这个问题,该文提出一种新的ZVSPWMH-FBTL变换器,它在基本的ZVSPWMH-FBTL变换器中增加两个二极管,能够有效地消除在3L模式和2L模式下输出整流管的尖峰电压,同时保留基本ZVSPWMH-FBTL变换器的所有优点。该文分析这种新的变换器的工作原理,并在一个1200W的原理样机上进行验证,最后给出实验结果。

可全负载范围实现ZVS的复合式全桥三电平变换器

提出一种倍流整流方式ZVSPWM复合式全桥三电平变换器,它可以在整个输入电压和很宽的负载范围内实现所有开关管的零电压开关和输出整流管的自然换流,从而有效地消除输出整流管上的电压尖峰和振荡。该变换器还有利于减小输出滤波电感纹波电流和输出纹波电流,适用于宽输入电压范围场合。该文阐述该变换器的工作原理,对参数进行选择,并通过一台540W的原理样机验证该变换器的工作原理,最后给出实验结果。

一种适用于新能源中压直流汇集的无环流零电流软开关三电平谐振式复合全桥变换器

直流变换器是中压直流(MVDC)汇集系统中的关键部分,起着升压、隔离、电能传输等功能。相比传统的中压交流汇集方案中体积巨大的变压器,中压直流方案中的变换器由于采用中高频控制可大幅减少装置体积。为适应新能源发电端口电压越来越高的发展趋势,该文提出一种无环流零电流软开关(ZCS)三电平复合全桥变换器,其由一个半桥三电平电路和全桥电路共同复用2个开关管而构成,从而所有开关管的电压应力只有输入电压一半,不仅有利于该变换器应用于高输入电压场合,同时还保留所有开关管的软开关特性且消除一次侧环流。为进一步降低所有开关管的峰值电流和辅助开关管的关断电流,又引入了LC串联谐振技术,可大幅降低辅助开关管的关断电流,从而使其开关损耗得到进一步降低。该文对变换器中关键参数进行分析设计,通过PLECS进行仿真,并制作了一台150 V/750 V/1 kW的样机进行了实验验证。

三电平双有源混合全桥DC-DC变换器最小回流功率控制

三电平双有源混合全桥(H-TLFB)DC-DC变换器通过引入三电平桥臂提高输入电压范围.针对该变换器在传统双重移相控制下具有较大的功率回流、较高的电流应力等问题,提出一种最小回流功率控制策略.首先分析H-TLFB DC-DC变换器功率传输特性,比较变换器在两种不同工作模式下回流功率值的大小,并根据回流功率与电压比、移相比、传输功率的数学关系,计算出回流功率达到最小时对应的最优移相比,并设计相应优化控制策略.与传统双重移相控制策略相比,最小回流功率控制策略下的回流功率可以在全功率传输范围内达到最小值,并且在一定的电压比范围内,回流功率、电流应力可以同时得到优化.最后,通过实验验证设计控制策略的正确性和可行性.

带辅助网络的倍流整流式全桥ZVS三电平变换器

针对传统全桥三电平零电压变换器存在的缺点,提出了一种新型的全桥三电平零电压变换器拓扑。在电路拓扑中,变压器一次侧加入了一个由耦合电感和电容组成的辅助网络,而在输出端采用了倍流整流电路。耦合电感和输出滤波电感中储存的能量使得变换器可在宽负载范围内实现每个开关管的零电压开关,而倍流整流电路可以使两个整流二极管在零电平的时候实现自然换流,从而克服变压器二次侧占空比丢失和电压过冲的问题。本文详细分析了此电路的工作模态以及其零电压、实现自然换流的条件,并通过一台24V/5A,50kHz样机进行了实验,验证了理论分析的正确性。

全桥三电平直流变换器的最佳开关方式

该文提出了一种新的关于直流变换器三电平拓扑变换的分析方法。应用该方法得到了零电压开关全桥三电平直流变换器,同时提出了加入箝位二极管的改进型变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现软开关等为条件寻找到的最佳开关方式,克服了传统零电压开关全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大、整流二极管存在寄生振荡等缺点,所以其变换效率更高,响应速度更快,进一步拓宽了它的应用范围。最后通过一个开关频率为50kHz、额定输入电 压为600V、输出功率为2.8kW的实验样机加以验证分析结果。

ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出了一种新型的 ZVSPWM全桥三电平直流变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现 ZVS等为条件寻找到的最佳开关方式 ,克服了传统 ZVS全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大等缺点 ,所以其变换效率更高 ,响应速度更快 ,进一步拓宽了它的应用范围。本文分析了变换器的工作原理 ,给出了一个周期内的所有开关模态。本文还论述了谐振电感的设计和占空比的丢失 ,最后通过一个 3 k W,5 0 k Hz的实验样机加以验证分析结果。

全桥三电平DC-DC变换器优化控制策略

针对全桥三电平(FBTL)DC-DC变换器两个占空比协调优化控制、传输功率太小以及钳位电容电压平衡等问题,该文提出一种基于查表法的FBTL DC-DC变换器优化控制策略。首先,详细分析FBTL;DC-DC变换器输入、输出特性,并设计一种钳位电容电压自平衡调制策略。其次,在所设计的钳位电容电压自平衡调制策略基础上,提出一种抗钳位电容电压扰动控制策略,并根据钳位电容输入功率差与电压最大调节能力的关系计算出占空比必须满足的条件。然后,建立一种以变压器输入电压谐波为目标函数,功率传输能力、钳位电容电压调节能力等为约束条件的优化模型,进而得到FBTL;DC-DC变换器的优化控制策略。优化占空比离线计算,然后存储在数字控制系统里,控制时直接采用查表法得到最优占空比。所提出的方法无需变换器精确模型,控制过程简单、高效,控制效果优于传统控制策略。最后,在Matlab/Simulink平台和一台实验样机上验证了所设计的优化控制策略的正确性和有效性。

磁轴承中三电平全桥变换器的混沌现象分析

针对脉冲宽度调制模式下采用比例控制的三电平磁轴承开关功率放大器的非线性现象进行了研究,采用频闪采样法建立了全桥变换器的离散映射模型,并基于此模型分析了全桥变换器的分岔稳定性和混沌特性,展示了全桥变换器混沌现象的动态演化过程。利用数值计算确定了电流控制器比例系数、载波频率和母线电压的稳定调节范围,并计算了李雅普诺夫指数图验证混沌现象存在。仿真及实验结果表明降低电流控制器比例系数和母线电压,提高载波频率有利于消除混沌现象,从而提高三电平全桥变换器的稳定性。

用于大容量风机直流并网的二重化三电平软开关变换器

随着海上风电场容量的扩大和离岸距离的增加,避免了无功电压问题的直流风电场得到了日益广泛的关注。直驱风机作为海上风电开发的主流机型,通过DC/DC变换器的设计可实现直流并网。首先,依据机组直流并网需求提出了一种二重化三电平软开关DC/DC变换器方案,在减小变换器体积的同时有效降低了变换器的开关损耗;其次,在详细分析子变换器工作原理的基础上给出子变换器重要参数的设计方法;然后,依据DC/DC变换器的控制目标,给出了其在稳态和故障阶段的控制策略,实现了机组的安全稳定高效运行;最后,通过仿真算例验证了所设计的DC/DC变换器拓扑的优越性和控制策略的有效性。

倍流整流方式ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出一种倍流整流方式零电压开关PWM全桥三电平直流变换器(CDRZVSPWMTL变换器),它利用输出滤波电感的能量可以在很宽的负载范围内实现开关管的ZVS,并且输出整流管能够自然换流,从而避免了反向恢复造成的电压振荡和电压尖峰。文中分析了该变换器的工作原理,讨论了超前管和滞后管各自实现ZVS的特点,并通过仿真实验验证了该变换器的可行性。

三电平双有源全桥DC-DC变换器回流功率最小的移相控制

三电平双有源全桥(3L-DAB)DC-DC变换器在DAB拓扑中引入三电平桥臂,额外增加了一个控制自由度,增强了变换器调节的灵活性。采用传统移相控制时,3L-DAB会产生较大的回流功率,导致系统损耗增加,效率降低。针对这个问题,提出一种回流功率最小的移相控制策略。首先通过实时检测输入输出电压和电流,建立移相控制下3L-DAB的传输功率和回流功率的数学模型,推导出最小回流功率与移相角比例、电压比之间的关系。在此基础上,根据传输功率与电压比的范围变化,采用分段优化算法求解最小回流功率及其对应的最优移相角,根据最优移相角来进行移相控制的方法,称之为优化移相控制策略。将提出的优化移相控制与传统的移相控制对比分析,发现前者在宽电压比范围具有更小的回流功率和电流应力,从而提高系统效率。最后,通过实验验证分析的正确性和所提控制策略的有效性。

单周期控制ZVS PWM全桥三电平电流源

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动时,仅在一个周期内就可以实现控制目标。在简要分析单周期控制机理的基础上,提出了一种改进的单周期控制方法,并在ZVS全桥三电平直流电流源中验证了这种新颖的控制方法。基于单周期控制研制了一台3kVA的ZVS全桥三电平直流电流源实验样机;给出了设计实例和实验结果。实验结果表明,该变换器的控制方法简单、可靠且通用性强。

基于通用移相控制的3L-DAB变换器回流功率最小优化控制策略

三电平双有源全桥(three level dual active bridge,3L-DAB)直流变换器在双有源全桥(dual active bridge,DAB)拓扑中引入三电平桥臂,额外增加了1个控制自由度,增强了变换器调节的灵活性,采用传统移相控制时3L-DAB会产生较大的回流功率,导致系统损耗增加,效率降低。针对这个问题,提出了一种回流功率最小的通用移相控制策略。首先采用高频谐波分析方法,建立了通用移相控制下3L-DAB的数学模型,并详细分析了传输功率和回流功率的各奇次谐波随多控制自由度的变化关系;在此基础上,提出了一种基于基波优化的通用移相控制策略来减小变换器的回流功率。最后,通过比较所提优化控制和其他控制方式下的实验结果,验证了分析的正确性和所提控制策略的有效性。

电动汽车车载电机供电性能优化研究

针对常规的充放电机的功率因数低、效率低、谐波大等缺点,为提高供电效率,提出一种由双向AC/DC变换器和三电平半桥/全桥变换器两级结构组成的车载式充放电机,系统具有独立的控制环节,前级双向AC/DC变换器采用改进的占空比预测控制策略,而后级双向DC/DC变换器采用PWM加移相控制方式,实现了网侧和车载电池侧控制系统的解耦,分析了车载充放电机的原理,上述系统实现了电网侧电流的正弦化和实现单位功率因数整流,具有动态响应快,跟踪效果好,效率高等优点,并对供电性能进行优化,通过仿真验证了车载供电系统的有效性和可行性。

一种大功率电动汽车充电机的设计

为了解决电动汽车充电站、路边充电桩、地下车库等场合对大功率电动汽车充电机的需求问题,设计了一种最大输出功率为5 kW、输出电压可调的智能型电动汽车充电机。该充电机整流部分采用三相Vienna整流,DC/DC直流变换电路采用三电平全桥直流变换器,并且根据每一部分的特点和需求设计了合适的控制策略。对充电机各项功能的实现作了分析并对系统参数进行了设计,做了相关试验。试验结果表明,所设计的充电机具有较好的运行性能,效率大于85%,功率因数达到了0.95。