一种碳化硅与硅器件混合型三电平有源中点钳位零电压转换软开关变流器

该文提出一种碳化硅与硅(SiC&Si)器件混合型三电平有源中点钳位零电压转换(3L-ANPC ZVT)变流器拓扑。该拓扑中每相主电路采用两个SiC MOSFET器件工作在高频,其余主电路开关为Si器件工作在低频,通过辅助电路使得SiC器件工作在ZVT软开关条件下,进一步降低SiC MOSFET高频开关损耗和开关应力。拓扑中辅助电路开关采用Si器件且仅在主器件换相过程工作,具有额定电流小且无开关损耗的特点。该文首先介绍该软开关变流器的电路拓扑结构和工作原理,并给出辅助电路参数的优化设计过程。然后基于双脉冲测试数据对变流器进行损耗建模,分析对比不同开关频率下硬开关和软开关有源中点钳位三电平变流器的损耗分布和效率变化,揭示所提出的软开关变流器拓扑在高开关频率下可以有效改善变流器的效率。最后通过搭建的单相变流器实验平台验证上述分析结论的正确性。

零电压开关脉宽调制推挽三电平变换器

传统的推挽变换器存在着一些固有的缺点,诸如开关管的电压应力高、难以实现软开关等,限制了它的应用范围。该文提出了一种零电压开关PWM推挽三电平变换器,该变换器中开关管的电压应力为输入直流电压。该变换器采用移相控制,所有开关管实现零电压开关。文中讨论了超前管和滞后管实现ZVS的异同,分别给出了超前管和滞后管实现ZVS的条件以及副边占空比丢失的原因及其计算公式,最后通过1个开关频率为100kHz,额定输入电压为300V、输出功率为540W的原理样机验证了该变换器的工作原理。实验表明,所提出的变换器克服了传统推挽变换器一些固有的缺点,扩大了其应用范围。

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。

一种新颖的零电压零电流开关PWM三电平直流变换器

提出一种新颖的零电压零电流开关PWM三电平直流变换器 ,它是在基本的三电平直流变换器的变压器一次侧串入一个阻断电容 ,使一次电流在零状态时减小到零。为了使一次电流在零状态时减小到零后不再反方向流动 ,在两个滞后管中分别串入一个二极管。该变换器可以实现超前管的零电压开关和滞后管的零电流开关。由于在零状态中一次电流为零 ,减小了通态损耗 ,因此可以提高变换效率。本文分析该变换器的工作原理 ,讨论它的参数设计 。

改进型零电压开关PWM三电平直流变换器

该文介绍了改进型零电压开关脉宽调制三电平直流变换器(ZVS PWM TL 变换器),该变换器是将传统的 ZVSPWM TL 变换器的变压器和谐振电感位置互换,使得变压器与滞后管相连。改进后的变换器箝位二极管在一个周期中只导通一次,同时零状态谐振电感电流较小,有利于提高变换器的效率,占空比丢失也减小。该文详细分析了该变换器的工作原理。为了防止变压器直流磁化,一般在变换器中加入隔直电容,该文分析了隔直电容与变压器或谐振电感串联时对电路工作的影响,确定一种最佳方案,并通过实验验证理论分析的正确性。

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。

零电压零电流开关PWM组合式三电平变换器

提出一种零电压零电流开关PWM组合式三电平变换器,它由半桥三电平变换器与全桥变换器组合而成。该变换器所有开关管的电压应力均为输入电压的一半;可以在很宽的负载范围内实现MOSFET的ZVS,在很宽的负载范围内实现IGBT的ZCS输出滤波器上高频分量小,可以大大减小输出滤波器的体积;可以在三电平和两电平两种工作模式下切换工作,输出整流二极管的电压应力小。该文分析该变换器的工作原理,介绍了其特点,并给出实验结果。

加钳位二极管的零电压开关PWM三电平直流变换器

零电压开关PWM三电平直流变换器 (ZVSPWMTL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零电压开关 ,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 ,提出一种新的ZVSPWMTL变换器 ,它在基本的ZVSPWMTL变换器中增加两个二极管 ,消除了输出整流管的电压振荡 ,同时保留基本的ZVSPWMTL变换器的所有优点。分析了这种新的变换器的工作原理 ,并在一个 6 0 0W的原理样机上进行了验证 ,最后给出了实验结果。

零电压开关PWM全桥三电平变换器

该文针对全桥三电平变换器提出了一种新的控制——斩波加移相控制,引入了飞跨电容和钳位二极管,使全桥三电平变换器可以工作在三电平模式和两电平模式,同时实现所有开关管的零电压开关,从而使变换器适应宽范围输入电压的要求,并保持较高的变换效率。由于开关管的电压应力只有输入电压的一半,使该变换器非常适合高压输入的场合。此外,全桥三电平变换器输出滤波电感比传统全桥变换器大大减小,副边整流二极管的电压应力得到了降低。由于变换器的输入电流纹波很小,输入滤波器也得到了减小。该文详细分析全桥三电平变换器在该控制策略下的工作原理,讨论参数设计,并且给出实验结果。

移相控制零电压开关三电平变换器

提出了一种新颖的移相控制零电压开关三电平变换器 ,分析了该变换器的工作原理 ,讨论了超前管和滞后管实现零电压开关的条件 ,分析了占空比丢失的原因。该变换器的工作原理在一个 5 4 0W的原理样机上得到验证 ,最后给出了实验结果。

一种新颖的零电压开关PWM组合式三电平变换器

该文提出一种新颖的零电压开关组合式直流三电平变换器,它实质上是由半桥三电平变换器和全桥变换器组合而成。该变换器所有开关管的电压应力均为输入电压的一半,特别适用于高压输入场合;其输出整流电压交流分量很小,可以大大减小输出滤波器的体积,提高变换器的动态性能;其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器;此外,该变换器可以在三电平和两电平两种模式下工作,输入整流二极管电压应力小,适合于宽范围输入电压场合。该文介绍了该变换器的工作原理及其特性,并给出实验结果。

零电压开关多谐振三电平直流变换器

该文提出一族零电压开关多谐振三电平直流变换器(Zero-voltage-switching multi-resonant three-level converters,ZVS-MR-TLCs),它是在三电平变换器的基础上加入LCC谐振网络实现ZVS,开关管和二极管的结电容以及变压器的漏感被利用。该文以Buck ZVS-MR-TLC为例分析它的工作原理和特性,并与传统的两电平零电压开关多谐振变换器(ZVS-MRC)进行比较。与两电平ZVS-MRC相比,ZVS-MR-TLC功率器件的电压应力降低,实现ZVS的负载范围变宽,滤波电感和滤波电容大大减小。最后给出了实验结果。

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。

零电压开关多谐振三电平直流变换器的控制策略

零电压开关多谐振三电平直流变换器具有功率器件电压应力低、实现软开关范围宽、输出滤波器小的优点。该变换器的两只开关管采用相位差π脉冲频率调制的控制方式。该文将介绍交错控制方案的实现。在实际应用中由于控制电路和／或驱动电路有差异,使得两只分压电容不均压,该文提出一种均压方法,细微地调节开关管的关断时间,确保分压电容均压。论文最后给出实验结果,以验证上述方法的有效性。

零电压开关PWM组合式三电平变换器的箝位策略

零电压开关(zero-voltage-switching,ZVS)PWM组合式三电平变换器利用变压器的漏感(或外加谐振电感)和开关管的结电容可以实现开关管的ZVS,但在副边整流二极管存在反向恢复引起的电压振荡和尖峰。为了解决该问题,该文将2种基本箝位网络应用于该变换器中,提出一族箝位策略;在这些箝位策略中选择出2种可行的方案,不仅有效地消除在三电平模式和两电平模式下副边整流管的电压尖峰,同时保留原有变换器的所有优点。该文分析了引入箝位网络后变换器的工作原理和特点,并进行了实验验证。

带输出饱和电感的零电压开关PWM三电平直流变换器

本文针对常规的零电压三电平直流变换器存在滞后桥臂全负载范围实现零电压困难,副边占空比丢失,输出二极管的寄生震荡及电压尖峰等问题,提出了输出带钴基非晶饱和电感的零电压三电平变换器。实验样机表明,采用电流峰值控制后,能有效弥补传统零电压三电平不足,易于实现中大功率DC DC变换。

零电压开关N型交错并联三电平双向DC-DC变换器

针对传统的两电平双向DC-DC变换器开关管电压应力较大和输入输出电流及电感电流纹波较大的问题,提出一种零电压开关N型交错并联三电平双向DC-DC变换器。该变换器采用两相三电平交错并联的结构,以开关管依次移相90°的方式导通,减小了输入输出的电流纹波和开关管的电压应力;通过变频软开关控制使该变换器在宽范围负载内能实现所有开关管的零电压开通(ZVS),提高变换器的工作效率。文中详细分析该拓扑结构的工作原理和数学模型,推导出电感电流纹波、输入电流纹波与占空比的关系。同时,在实现ZVS的工作状态下推导电感最小负电流、电感平均电流和开关频率之间的关系。最后,搭建50V/200V 650W的实验样机,对理论分析结果进行实验验证。实验中变换器的所有开关管均实现了ZVS且输入电流纹波几乎为0,其满载效率为96.85%。

改进型零电压开关PWM三电平直流变换器

介绍了一种带输出饱和电感的移相零电压开关PWM三电平直流变换器 ,与传统的零电压三电平比较 ,它具有较宽负载范围内实现零电压软开关、减小次级占空比丢失、减小输出二极管的寄生振荡及电压尖峰等特点。实验样机表明 ,该电路整机效率高 ,易于实现中大功率DC/DC变换。

倍流整流三电平零电压软开关三相高功率因数整流器

提出一种新型的具有倍流整流的三电平零电压软开关三相高功率因数AC/DC变换器电路,该电路入端电感电流工作在DCM方式,以便实现高功率因数,输出滤波电感工作在CCM方式。与普通零电压三电平变换器比较,该电路在整个负载范围内更易实现功率管的零电压开关,无占空比丢失和二次侧电压尖峰。本文分析了电路工作原理,给出了高功率因数与电路参数的关系曲线,推导了电压增益公式和入端电感与输出滤波电感的设计公式,最后给出了实验结果。

零电压开关PWM组合式三电平变换器的优化策略

零电压开关(zero-voltage-switching,ZVS)PWM组合式三电平变换器利用变压器的漏感(或外加谐振电感)和开关管的结电容可以实现开关管的ZVS,同时副边整流电压高频分量小,可以大幅度减小输出滤波器。由于该变换器包含2个变压器,并存在2种工作模式,因此设计相对灵活。为了使变换器获得最佳的工作性能,该文从控制策略和变压器变比两方面对该变换器提出若干优化策略,同时给出具体设计实例,并进行了实验验证。