双向半桥三电平LLC谐振变换器

在此提出一种双向半桥三电平LLC谐振变换器,其结构完全对称。半桥三电平结构的电压应力小,仅为输入电压的一半。采用改进的同步控制策略,变换器在不同增益下,只需要通过控制开关频率,就可以实现正向工作和反向工作的自由切换。在增益等于1时,可以在任何工况下实现所有开关管的零电压开关(ZVS)开通;在增益不等于1时,低压侧开关管可始终实现ZVS开通,高压侧可实现ZVS开通或零电流开关(ZCS)开通。在此提出一种空载启动方案,可解决变换器在空载启动时,产生冲击电流的问题。最后,设计了一台4.8 kW样机进行实验,实验结果验证了空载启动方案以及双向控制策略的有效性。

半桥三电平LLC谐振变换器的轻载控制策略

半桥三电平LLC谐振变换器(HBTL-LLC)具有开关管电压应力小、效率高等优点,通常将移相控制策略引入LLC控制以提高输出电压的调节范围,但随着负载变轻,该控制策略下的变换器输出电压增益曲线发生偏移。针对这个问题,在考虑变换器整流二极管寄生电容的情况下,详细分析了轻载增益不能有效调节的原因,并提出了半桥三电平LLC谐振变换器的一种轻载控制策略,能够在轻载工况下实现软开关以及输出电压低纹波。设计了一台7.5kW的样机,验证提出的轻载控制策略的可行性。

基于双向半桥LLC谐振变换器的退役电池组均衡方法

退役电池在储能应用过程中,由于其较大的不一致性问题会导致退役电池组出现过充或过放现象,从而限制电池组整体的容量甚至引起热失控,造成安全隐患。针对以上问题,设计一种基于双向半桥LLC谐振变换器的有源均衡电路。该均衡电路通过开关阵列与隔离型双向半桥LLC谐振变换器的相互配合,能够实现单体电池与电池组整体之间的能量传递,使退役电池组中各单体电池达到能量平衡。另外,为进一步提高均衡器的均衡速度及精度,提出一种联合电压与荷电状态(SOC)共同作为均衡变量的多状态均衡控制策略。依据电池组当前不同的能量状态,在电池组静置、充电及放电3种不同状态下,分别采用不同的均衡变量以及对应的均衡策略,从而实现电池组的快速均衡。最后,通过搭建小型的均衡实验样机对6节串联电池进行均衡实验,实验结果表明,所提均衡方法具有较快的均衡速度及较好的均衡效果。

具有宽范围输出电压的三电平半桥LLC谐振变换器控制策略

由于三电平变换器的开关管电压应力仅为输入电压的一半,在大功率DC-DC电源、电动汽车充电等应用领域得到广泛的关注和研究。为了实现宽范围输出电压调节控制,克服三电平半桥LLC谐振变换器采用变频调制时电压调节范围小的缺点,将移相调制策略引入三电平半桥LLC谐振变换器控制,分析了其工作过程、电压调节范围及软开关条件,导出了实现软开关的工作状态分界点,由此提出一种三电平半桥LLC谐振变换器移相和变频相结合的混合式调制策略。该策略根据软开关工作状态,切换移相调制和变频调制,以实现全程软开关和宽范围输出电压控制。实验验证了理论分析结果的正确性以及所提调制策略的可行性和有效性。

基于半桥三电平变换器LLC谐振参数的分析设计

在LLC谐振电路中,为了计算谐振元件Lr、Lm、Cr的参数值,以应用在电动汽车充电桩上的半桥三电平LLC谐振电路为研究对象,分析该电路的工作机理,并采用每对开关管关断时间错开,一只先关断,另一只后关断的控制策略,从而实现电路工作在零电压关断工作状态,达到减少开关损耗和实现软开关的目的。基于基波分量简化建模法对该电路建立数学模型,经过理论推导,得出应用于半桥三电平电路中的LLC谐振元件Lr、Lm、Cr的参数设计方法。设计了一款输入电压为600～750 V,输出为750 V/20 A的样机,验证了上述理论分析的正确性和设计方法的合理性。

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点:适合于在宽输入电压范围的应用场合;三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半;整流二极管实现ZCS,其电压应力仅为输出电压;可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200-400V输入,360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理,并给出实验结果。

半桥三电平LLC变换器宽范围输出电压控制策略

半桥三电平LLC(HBTL-LLC)谐振变换器电压应力小、功率密度高、软开关范围大,因此受到广泛关注和应用,但存在输出电压可调范围小、软开关难以实现等问题。这里在分析HBTL-LLC谐振变换器工作原理的基础上,提出一种3段式混合控制策略:增益较大时釆用调频控制,而在增益较低时釆用移相控制,若移相角达到实现软开关的临界值且增益仍然偏高,则釆用变频burst控制,从而扩大输出电压的调节范围,提高低压输出时的电源效率。最后,设计了一台500V/15A样机并进行了相关分析和实验,结果验证了所提3段式混合控制策略的可行性和有效性。

一种新型双向三电平倍流LCL-T谐振直流变换器

随着蓄能锂电池恒流充电方式的普及,针对双向车载充电机中传统电压源直流变换器不具备自然恒流输出问题,提出一种新型双向三电平倍流LCL-T谐振直流变换器,其由LCL-T谐振结合三电平级联中性点箝位有源桥构成。由于耦合变压器级联的特殊方式,有源桥各子桥臂可独立或并行工作,据此可设计不同的调制方式控制谐振腔输入电压,建立变换器一倍、二倍准恒流模式。为实现双向功率传输特性一致,谐振腔器件参数采用对称设计,进而研究了一种受归一化频率fn、品质因数Q控制的LCL-T谐振准恒流输出,并考虑无功功率控制和实现开关管零电压开通,设计满足给定准恒流输出精度的输出工况筛选算法。最后通过所搭建的仿真平台和实验样机证明所提变换器在各模式下均能实现给定精度内的准恒流输出。

半桥LLC型谐振变换器的高频变压器设计

高频变压器作为半桥LLC型谐振变换器的核心组件,其设计将影响开关电源的损耗、输出电压的稳定性及发热量等。针对5 kW高频变压器的设计,介绍了高频变压器磁芯选型原则,采用面积乘积法(area product,AP)确定了绕组导线型号和磁芯类型,通过进一步优化计算得到了绕组匝数、变压器损耗及其他相关参数。最终确定的高频变压器参数为:原副边侧绕组导线为18号导线,磁芯型号为EE-100,变压器变比为0.737 5,原副边匝数分别为59和80匝,变压器损耗为16.187 W。

基于UCC3895控制的移相半桥三电平变换器闭环系统

提出了移相半桥三电平DC/DC变换器闭环系统设计方案,设计了基于UCC3895的电压外环控制电路,峰值电流内环及电流补偿电路,对闭环系统进行了小信号建模。最后的仿真和实验结果表明所设计的闭环系统动稳态特性较好,无变压器偏磁问题,主功率管的ZVS软开关情况较好,整个系统工作稳定可靠。

基于谐振式三电平半桥直流变换器的电力变压器拓扑结构

针对现有的几种典型电力电子变压器(PET)拓扑结构对电网电压暂升骤降的变化抑制能力较弱,无法保证负载电压的恒定,提出一种基于谐振式双侧三电平半桥直流变换器的电力变压器拓扑结构。该系统输入级使用三相三电平PWM变换器,有效确保了交流电网输入的电流和电压维持波形正弦及直流侧电压恒定,功率因数可调,降低了电路元件的耐压等级。隔离级采用LC谐振式的半桥三电平DC-DC变换器,该变换器可有效降低电路损耗,提高电能质量。在此基础上,结合系统的工作特征在本系统输入级、隔离级和输出级引入闭环控制策略,提高了电路的稳定性,保证了系统的输出电压的恒定,抑制了输入级电压突变对输出的影响。仿真结果验证了该方案的可行性和有效性。

峰值电流模式的移相半桥三电平DC/DC变换器闭环系统建模研究

半桥三电平变换器拓扑解决了PFC技术带来的功率管应力过高问题,非常适合于大功率高压输出场合,峰值电流模式采用电压外环,电流内环的双环控制,是开关电源闭环系统最实用的控制模式。对移相半桥三电平DC/DC变换器进行了小信号建模分析;建立了峰值电流内环和电压外环的小信号传递函数,在此基础上给出了峰值电流模式的移相半桥三电平变换器闭环系统结构图,推导出相关闭环传递函数;给出了补偿网络参数设计步骤;对建立的双闭环系统模型进行了MATLAB仿真,结果表明经过补偿后的闭环系统具有满意的性能指标。

LLC谐振变换器与不对称半桥变换器的对比

介绍了 LLC 谐振变换器和不对称半桥变换器两种不同类型的软开关拓扑。分析了它们的工作原理,分别对它们的控制方法,副边整流管的电压应力和副边的开通等进行了比较,分析结果表明,LLC 谐振变换器更适合高频化和高效率的要求。

半桥LLC谐振变换器稳态建模及分析

介绍了半桥LLC谐振变换器的工作原理,研究了半桥LLC谐振变换器的稳态建模,利用MATLAB软件绘出其直流增益曲线,在此基础上分析了变换器主要参数对其工作性能的影响。样机实验验证了理论分析的正确性。

100 W半桥LLC谐振变换器快速响应的控制策略设计

针对通信电源在负载设备有大数据流量涌入瞬间的动态特性问题,提出一种基于变论域模糊PID控制的半桥LLC谐振变换器快速响应的控制策略设计。该设计在传统PID控制的基础上,引入模糊数学及快速标量乘法运算控制理论;并在MATLAB/simulink平台上对该策略与传统PID控制策略进行仿真比较;最后,搭建实验样机对该控制策略进行验证。通过实验对比发现,变论域模糊PID控制下LLC谐振变换器响应速度更快,具有更好的动态特性。

基于三电平LLC谐振型变换器在新能源汽车充电机的设计研究

车载充电机是新能源汽车动力单元的核心部位,又是与电网电压相接的设备,高效、高功率因数、小体积是其必须具备的功能,为了实现高效率和宽输出电压范围调节,DC/DC变换采用半桥三电平LLC谐振双向直流变换器拓扑电路,以提高充电机的效率和功率因数,通过描述其工作原理与特性设计元件参数与选型,并通过仿真验证高功率、宽电压范围输出的可行性。

基于船用半桥LLC谐振变换电路的MOS驱动设计

针对船用开关电源低电压、大电流输出、高效率、电气隔离等需求,采用半桥LLC谐振变换电路方案作为最后级输出进行研究。分析电路中所用MOS管的工作原理和开断过程,简单介绍半桥LLC谐振变换器的工作原理,并给出该变换器的典型驱动方案;发现串扰现象后,给出3种带负压驱动的驱动方案,并分析3种驱动方案的特点,研制出样机并进行试验验证。为开关电源中MOS管的驱动设计提供参考。

一种半桥LLC高压电源设计与实现

设计一种基于半桥LLC谐振变换器的高压电源,其基本结构包括逆变电路、谐振电路、倍压整流电路和反馈控制电路,可用于微波功率模块集成电源。为实现高压电源的高效率,详细分析了半桥LLC谐振电路中场效应管零电压开启的实现条件,并给出了实现该条件所需电路关键参数的计算方法。通过计算机仿真辅助优化电路参数,降低了场效应管和变压器的损耗。最后,研制了一台高压电源原理样机,其输出电压为-3000 V,满载输出功率为300 W,在245~300 V输入电压范围内效率大于96%,峰值效率为97.5%。

双PWM控制下三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器的全局最小峰值电流研究

针对三电平半桥隔离型双向DC-DC变换器,提出了一种双PWM与移相结合控制(DPWMPS)的方法。通过对该控制工作原理进行分析,并以变压器两侧电压的相对位置为依据,归纳出系统运行的12种工作模式,并推导出每一种工作模式下的功率传输特性。在此基础上,该文提出一种电感最小峰值电流控制方法,能在电压配比m≤1的情况下实现稳态电感峰值电流全局最优。最后搭建实验平台,通过实验结果证明了该算法的正确性和有效性。

双输入三电平半桥DC-DC变换器及其回流功率优化控制方法

在双极性直流微电网中,正负极母线之间存在电压不平衡的问题。为平衡正负极母线电压和提升母线的功率输出性能,文中提出一种适用于双极性直流母线的新型双输入三电平半桥DC-DC变换器。通过分析变换器的工作原理,在双重移相控制的基础上建立输出功率、电压传输比与回流功率的数学模型,并提出最小回流功率追踪控制方法,降低变换器的损耗。根据双极性直流微电网的特性,在最小回流功率追踪控制的基础上进行切换电压传输比的改进,以一定程度上解决正负极母线电压不平衡的问题,并且进一步降低变换器的回流功率,有效地提升变换器的工作性能。最后利用Matlab/Simulink仿真模拟并分析不同工况下变换器的工作状态,验证文中所提出的双输入三电平半桥DC-DC变换器及其回流功率优化控制方法的有效性与优越性。