基于PWM+移相的双有源半桥DC-DC变换器分析及其控制

该文针对双有源半桥(DAHB)DC-DC变换器宽电压范围运行下电容电压计算不准确、单移相控制粗放等不足,提出一种基于PWM+移相的三自由度优化控制(TFC)策略。首先,基于DAHB的数学模型,推导桥臂串联电容稳态电压表达式。在此基础上,从最小化回流功率角度得到三自由度控制的最优开关模式,推导了电流、功率等关键电气量的解析表达式,并获得以电流应力最小化为目标的包含等式和不等式约束的局部最优解方程组。其次,针对最优方程组难以解析求解的问题,采用模型简化+线性近似的方法求取其局部最优解,得到DAHB全工况PWM+移相的三自由度优化控制策略。然后,分析所提出的三自由度优化控制下DAHB变换器的软开关特性。最后,通过仿真及实验验证了桥臂串联电容稳态电压表达式的正确性和三自由度优化控制策略的有效性。

带耦合电容型桥式ZVS直流-直流变换器

提出一种零电压开通(ZVS)的直流-直流变换器。在一种桥式开关管结构的基础上,通过在串接的两个变压器一次绕组两端并联一个耦合电容Cb,为电路的正常工作构造两个一次绕组共同导通的条件,使得两个绕组能够实现均流。变流器采用移相控制技术,不含输出侧滤波电感,而是利用变压器漏感传递能量,使得四个开关管都能获得宽负载范围的ZVS。二次侧采用开关电容倍压技术,提高了输出电压增益。详细分析了变换器各阶段工作原理、电压增益特性、ZVS实现条件以及Cb的设计。制作了一台开关频率50k Hz、负载600W、42V输入/250V输出的实验样机,该样机在轻载下就能达到92%以上的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。

含双有源桥式DC-DC变换器的多端直流系统稳定性分析

通过柔性直流技术将多个交直流系统互联形成多端直流系统,是未来电网的重要形态之一。不同电压等级的直流系统可以通过双有源桥式DC-DC变换器接入直流母线。文章建立了含双有源桥式DC-DC变换器的多端直流系统的戴维南等效电路及其状态空间小信号模型,提出了适用于多端直流系统的阻抗匹配稳定性分析方法;分析研究了静态工作点、传输线长度、直流电容大小等参数变化对系统稳定性的影响,进一步利用奈奎斯特稳定判据确定系统的稳定边界;并搭建了多端直流系统的仿真模型,通过仿真分析对所提出的稳定性分析方法和结论相应进行了验证。

基于桥臂功率特征的全-半混合型柔性直流输电线路保护

全-半混合型柔性直流输电系统具有故障自清除能力,能在一定程度上解决因高压直流断路器技术滞后导致的柔性直流输电容量提升困难问题,是新能源发电大容量远距离输出的解决方案之一。但全-半混合型柔性直流输电对保护时间提出了更高要求,需要在更短时间内实现故障识别。该文基于能量观点分析了直流线路故障下桥臂功率特征,提出基于桥臂功率特征的全-半混合型柔性直流输电线路保护方法,能够在1 ms内识别直流线路故障,实现故障选极。最后,通过大量实时数字模拟(RTDS)实验验证了该方法的可靠性高、选择性好,且具有较强的耐过渡电阻能力和抗干扰能力。

一种Boost型双向桥式直流变换器的软开关分析

传统双向桥式直流变换器可应用于能量双向传递供电系统中,但其输入输出电流断续。为此提出一种输入输出电流连续且可实现软开关的Boost型双向桥式变换器,该变换器具有结构对称、电气隔离和控制简单等优点,适用于输入输出电流脉动较小的应用场合。介绍该变换器的工作原理,且详细分析开关管电压和电流在开关过程中的变化情况,并据此推导出在考虑结电容影响时开关管实现零电压开关的条件。最后通过一台1 kW的原理样机对理论分析进行验证。

一种新型双管正-反激直流变换器

该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器。它采用两个RCD电路交错箝位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D<0.5的缺点。在继承单管有源箝位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电压应力降低为原来的一半。改进的RCD箝位结构是一种轻微耗散型箝位电路,大幅提高传统RCD型电路磁复位效率。该文详细分析了变换器稳态工作特性以及关键参数的设计,通过一个200V^400V输入、10V/15A输出的样机验证了该拓扑工作原理和特点。

基于电流源半桥变换器的光伏直流模块研究

研究了一种应用于光伏直流模块的电流型半桥变换器,通过对该变换器工作原理的分析,指出了该变换器在控制时存在控制信号重叠而导致其起动较为困难及轻载不易控制输出电压的问题。针对上述问题,提出了一套基于数字控制和模拟控制相结合的优化控制方案,并对变换器进行了综合的设计。在250W的光伏直流模块样机上进行了实验研究,实验结果表明:所提出的一套控制方案能够使电流型半桥变换器在高频工作情况下,完成基本的MPPT控制或输出电压控制(由变换器功率状态决定),同时实现对变换器起动和轻载工作问题的优化。

基于磁放大技术的新型正激-反激型直流变换器

利用与正激变换器输出滤波电感耦合的绕组,构成了工作在反激模式的多路独立输出,采用磁放大的“时间分配”后级调整控制,结合主输出PWM反馈控制,实现主、附输出的独立控制。该变换器兼具正激变换器高效率、反激变换器低成本和磁放大后级调整的特点,具有简结构、低成本、高交叉调整率、高效率等优点,同时引申出“Buck类——反激式”一族适于各路输出功率差别较大应用场合的直流变换器。文中详细阐述了其工作原理、特性以及磁放大器优化设计,一台132W两路输出实验样机验证了试验结果。

励磁电流实现不对称半桥直流变换器ZVS的研究

为在较宽负载范围内实现初级开关管的零电压开关(ZVS),传统的不对称半桥(Asymmetrical Half-bridge,简称AHB)直流变换器常采用增大变压器漏感或在初级串接一个电感的方法,但这样会带来很多不良影响。研究了一种新颖的AHB直流变换器初级开关管ZVS的实现方法及其电路工作原理,给出了关键电路参数设计依据。在空载至满载范围内,该变换器无需串接外加电感,利用变压器励磁电流即可实现初级开关管ZVS,适用于小功率应用场合。试验结果表明,该电路具有结构简单、实现容易、成本低及变换效率高等优点。

一种精确调节的零电压开通三路输出直流-直流变换器

多路输出直流-直流变换器广泛地应用于各种电子设备。该文的目的是提供一种所有输出均可精确调节的零电压开通3路输出直流-直流变换器。其中第1路输出和第2路输出分别由2个不对称半桥电路来调节,第3路输出由这2个不对称半桥电路之间的相移来调节。所有的主开关管都可以实现零电压开通,因此该3路输出直流-直流变换器可以以较高的效率工作于较高频率。文中探讨了该3路输出直流-直流变换器的工作过程、零电压开通条件及闭环控制设计。用一台输入电压为400V,输出分别为48V/10A、5V/20A12V/5A的实验样机来验证该零电压开通3路输出直流?直流变换器的优越性,在100kHz工作频率满载输出时转换效率为93.36%。

双向直流-直流电力变换器建模与仿真

研究双向直流-直流电力变换器能量正向流动和反向流动的工作原理,为了保证电力系统的稳定性和优化动特性,采用了时间平均的方法来处理三端电子开关器件,建立了其相应的数学模型。根据双向直流-直流变换器的小信号模型选取其带某一阻性负载时的一组参数,使用bode图方法对其进行了稳定性分析。根据双向直流-直流变换器的大信号构建真模型并进行时域仿真。仿真结果在验证了模型的正确性,对时域仿真曲线定量的反映了双向直流-直流电力变换器待阻性负载的动态特性,bode图定性地给出了双向直流-直流电力变换器带阻性负载的稳定性。并对类似于双向直流-直流变换器的各种电力变换器的建模、仿真和稳定性分析具有一定的借鉴意义。

基于Buck-Boost变换器驱动的无刷直流电动机控制系统

提出在无刷直流电动机的驱动三相逆变桥的输入端加前级降压-升压(Buck-Boost)变换器,采用转速和直流母线电流的多环反馈控制方法实现电机的控制。该方法减少了开关损耗,逆变器尺寸和成本。通过MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的有效性和可行性。

基于PWM-PD的多路输出直流变换器改进研究

提出了一种基于脉宽调制-脉宽延迟控制技术(PWM-PD)的多路输出直流变换器,在利用较少的可控器件获得较多可控输出的同时,能有效改善电路的输出调整率。通过实验得到输出电压的负载效应参数,验证该方法的可行性。

零电压零电流不对称半桥串联混合式直流变换器

提出一种ZVZCS不对称半桥串联混合式直流变换器。该变换器的主开关管的电压应力为输入电压的一半,从而使该变换器非常适合高压输入场合。利用副边的辅助电路在宽负载范围内实现了滞后管的零电流软开关(ZCS),并克服了以前出现的ZVS半桥串联混合式直流变换器所存在的2个半桥分压不均衡的固有缺点,从而使该类拓扑更加实用。此外,由于实现了ZVZCS,变压器原边环流基本被消除,变换器的效率得到进一步提高。文中详细分析了该变换器的工作原理,阐述了其工作特性,在此基础上设计并制作了1台240W(输出24V/10A)的原理样机,并给出了实验结果。

基于直流-直流变换器的高精度电池模拟器设计

动力电池及其相关设备的生产、测试和研发过程中,需要用到电池模拟器;传统的电池模拟器存在输出功率小和输出精度低的缺点;本文介绍了一种基于直流-直流变换器和线性稳压技术的电池模拟器;通过隔离型多路输出变换器实现各个电池单元的隔离供电,通过直流-直流变换器实现输出电压的预调整,应用线性稳压电路,降低输出电压纹波,提高了输出电压的精度,并设计了试验样机,进行了试验验证,获得较好的模拟效果。

矩阵式交流-直流变换器中一步换流策略的实现

根据矩阵式交流-直流变换器的运行特点,设计并实现了一步换流电路.实验结果表明了一步换流策略的有效性和可靠性,为矩阵式变换器的进一步实用化研究提供了依据.

混合厚膜直流-直流变换器加速寿命试验和可靠性评估

提出了一种混合厚膜直流-直流(DC-DC)变换器单步进应力加速寿命试验方法。以三种混合厚膜DC-DC变换器为样品,采用提高环境温度并按定时截尾方式进行加速寿命试验,可以在相对短的时间内完成样品的可靠性评估。通过分析失效样品,能够识别设计和制造缺陷,为改进提供依据,最终为混合厚膜DC-DC变换器通过可靠性鉴定并实现航天应用奠定一些基础。

一种新型的升-降压型直流变换器电路仿真平均模型

提出了一种新型的单开关升 降压式 (Buck Boost)直流变换器的电路仿真平均模型。这种模型可通过输入参数的选择实现对Buck Boost电路的电压控制、峰值及平均电流控制 ,以及对DCM CCM工作方式的统一。它是一种实用的仿真模型 ,可方便地进行稳态和动态分析。在保证准确的基础上 ,大幅度提高了仿真的速度 ,通常比用实际器件开关电路的仿真速度提高两到三个数量级。

三相双有源桥式直流变换器建模与控制方法

作为一种隔离型双向直流变换器,三相双有源桥式(DAB)直流变换器具有电气隔离、高功率密度、宽电压传输范围和易于实现软开关等优点。该文对三相DAB变换器建模和控制方法进行了研究,针对现有的三相直流变换器建模方法精确度不高问题,提出基于二阶广义状态空间平均法的三相DAB模型,并且提出基于内点法的电流有效值优化调制策略,在此基础上提出优化限幅的闭环控制方法,从而改善系统的动态响应。最后,采用Matlab/Simulink和PLECS联合仿真证明所提模型的精确性,搭建了一个1.1kW的三相DAB直流变换器实验平台。实验结果表明,当输出电压指令v2ref从60V突变至80V时,传统的闭环方法需要31ms恢复稳定,该文所提闭环控制方法18ms就可以重新达到稳定状态稳定运行,大大加快了系统的动态响应。

基于电流空间矢量调制法的矩阵式交流-直流变换器的研究

介绍了一种基于电流空间矢量调制策略的矩阵式直流-交流变换器.该变换器的输出电压幅值可达输入相电压的1.5倍、极性任意可调、大小宽范围线性可调,还具有能量双向流动,输入电流零位移、波形接近正弦等特点.基于理论分析,进行实验研究,结果与理论一致,同时表明该变换器具有多象限运行能力.