多元件功率谐振变换器的小信号模型

本文介绍了一种基于基频分量近似法的小信号建模方法,目的是解决谐振变换器的控制模型问题。文章以一种多元件级联式谐振变换器为例,运用该方法建立其小信号模型,并且在简化分析的基础上得出相应的等效电路和频率响应图。

基于五元件谐振网络的宽增益直流变换器

LLC三元件谐振变换器受自身结构限制,增益对负载变化敏感、调压范围与转换效率相互制约,且只能通过基波传输功率。对此,该文提出了一种基于LLC-LC五元件谐振网络的宽增益直流变换器,采用多模式倍压整流单元和脉宽调制方式,获得与负载解耦的宽增益;同时,通过五元件谐振网络传输3次谐波功率,提高了变换器的效率。最后,采用PLECS建立仿真模型并制作一台200 W实验样机,仿真和实验结果验证了所提直流变换器拓扑及其调制方法的有效性,归一化增益范围为1~4,转换效率达到92.5%。

准Z源谐振变流器的电磁功率元件集成单元设计

准Z源谐振变流器因为存在输入电压范围大、升-降压变换灵活以及高转换效率等优良特性,在光伏发电领域受到广泛关注。然而该谐振变流器包含了诸多电磁功率元件,存在体积大和功率密度低的问题。采用柔性多层带材集成技术,并对集成单元进行仿真分析,仿真结果表明,集成单元运行时的最大总磁通密度为0.33 T,小于磁芯的饱和密度0.47 T,验证了本设计的合理性。

应用于数据中心48V母线的高效率、高功率密度1 MHz开关谐振腔变换器设计

数据中心48 V母线为VRM的设计带来高降压比(48 V/1.0 V)、超低压大电流和超快动态响应的三大技术挑战。为进一步提高48 V VRM的转换效率和功率密度,在论述各种解决方案的基础上,以两级式结构为参考,研究前级开关谐振腔变换器的MHz设计、优化与实现。在分析工作原理的基础上,考虑谐振回路寄生电阻和飞跨电容为有限值对谐振频率的影响,因参数容差致使开关管未实现ZCS时需在死区时间将谐振电流恢复至零,得到谐振参数约束;最后根据1 MHz开关谐振腔变换器的损耗特点,选择合适器件。实验室搭建了一台48 V输入、12 V/25 A输出、1 MHz原理样机,功率密度达57.79 W/cm 3(947 W/in 3),测试峰值和满载效率分别高达98.19%和94.8%,验证了设计方案的可行性和先进性。

考虑回流功率因素的全桥CLL谐振变换器参数优化设计

CLL谐振变换器在工作中谐振电流会回流到输入源产生回流功率,回流功率的增加会导致变换器产生更多的传导损耗,这限制了转化效率的提高。对此,基于回流功率的定义对全桥CLL变换器的工作模态进行详细分析,指出在正负模态中都会有回流功率的产生。同时,分析CLL变换器的交流等效模型,并结合产生回流功率的模态,得出回流功率可用谐振腔输入电压和电流的相移角间接表征。在此基础上,提出一种CLL变换器回流功率的简单表征方法,通过对谐振参数的优化设计来减小回流功率,从而提高转化效率。最后,通过两组谐振参数的仿真和实验对该设计方法进行验证,结果表明在谐振频率点和满载条件下,转化效率提高约1.8%,验证了理论分析的正确性和可行性。

多元件谐振功率变换器的分析

本文以级联式LC电压输出谐振功率变换器为分析对象,介绍了一种改进的基波分析法,该方法能相对准确地预测出谐振变换器的稳态运行特性,并能利用这些特性对所需要的谐振变换器进行研究和设计。

串联谐振型DAB变换器参数设计方案

串联谐振型双有源桥变换器(DBSRC)具有峰值效率高、开关损耗小的特点,因而被广泛应用于电力电子牵引变压器场合。针对DBSRC输出性能受参数影响较大的特点,提出一种基于开关频率、移相比及电路参数的选择方法。通过构建开关频率、移相比与输出功率的数学模型,依据计算对变换器的参数进行设计,寻找到变换器最大功率输出点。最后提高变换器整体效率。仿真和实验结果表明了所提参数选择的合理性,在合理选择变换器硬件参数后,DBSRC输出功率可进一步提升。

LLC变换器中谐振元件的设计

LLC谐振变换器具有开关管零电压开通,整流管零电流关断,适合于宽电压输入等优点,易实现高频化和高功率密度。这些良好性能的实现需要对谐振元件进行合理设计,但其设计过程复杂,是LLC谐振变换器设计的难点和重点。针对这种情况,结合工程软件MathCAD给出了LLC谐振变换器简洁、快速的谐振元件设计流程,并从工业应用角度给出集成了谐振电感的变压器设计等效模型。最后,设计了一台直流输入230～350V,直流输出7 V/30 A的LLC谐振变换器样机,验证了该设计流程的正确性和有效性。

高压大功率场合LCC谐振变换器的分析与设计

具有电容型滤波器的LCC谐振变换器十分适用于高压大功率场合,由于具有三个谐振元件,变换器在工作中呈现出多谐振的过程,使得分析与设计繁琐复杂。本文分析了其工作原理,采用基波近似法得到了该变换器的等效交流电路,在此基础上推导了它的数学模型,提出了一种详尽的设计方法,该方法简单、直观并且准确,可以保证所有开关管在全负载范围内实现零电压开关,减小电流应力、轻载环流和开关频率的变化范围。通过一台输入100V,输出16.5kV/230mA,采用变频控制的样机验证了设计的正确性。

双向全桥串联谐振DC/DC变换器回流功率特性优化

双向全桥串联谐振DC/DC变换器(dual bridge series resonant DC/DC converter,DBSRC)具有控制简单、损耗低等优点,在电力电子牵引变压器场合具有应用前景。然而若系统参数选择不当,会产生较大回流功率,使开关管的损耗增大,系统效率降低。为了降低系统运行时的回流功率,该文分析DBSRC的工作原理及换流过程,利用微分方程得到系统模型,进而总结DBSRC的3种稳态工作模式及回流功率在不同工作模式的表达式。通过优化电压增益(M)、开关频率谐振频率比(F)、谐振回路的特性阻抗(Zr)参数,达到在宽负载范围内降低系统回流功率的目的。最后,构建一个35 kW实验样机,实验结果证明了DBSRC模型的正确性及回流功率特性优化和有效性。

功率谐振变换器及其发展方向

功率谐振变换器是一种基于软开关技术的电力电子变换装置。本文从拓扑结构、开关特性和控制技术等不同角度出发,讨论了谐振变换器的基本结构、特点及运行规律,并且提出了相关的应用领域和今后的发展方向。

基于大功率LLC谐振变换器的中频化辅助变流器

为降低辅助变流器的体积重量,提高功率密度,设计了一种基于大功率LLC谐振变换器的中频化辅助变流器。首先,对中频化辅助变流器拓扑和LLC谐振变换器工作原理进行了介绍,在此基础上对LLC谐振变换器电压增益和频率的设计进行了详细分析,最后进行了仿真和实验验证,为辅助变流器减重增效打下了基础。

高功率LLC全桥变换器谐振网络分析与设计

软开关技术是LLC谐振变换器的一大特点,提高了变换器的效率和功率密度,大大降低了开关损耗,但全桥LLC变换器目前缺少一种实现软开关参数的定量分析计算方法和高效简洁的设计思路.本文在建立LLC全桥谐振变换器交流等效电路的基础上,分析开关频率为2个不同谐振频率时的谐振网络阻抗状态,然后遵循能量守恒对LLC的软开关实现进行公式推导,最后提出利用谐振参数关系式与仿真图形相结合的一种简洁的LLC变换器设计思路.搭建了1台全桥LLC谐振变换器样机,实验结果验证了设计方案的正确性.

集总参数元件阻抗变换器与功率分配器的优化设计

本文改进了集总参数元件阻抗变换器的特性,提出了新型集总元件功率分配器电路及其设计方法。CAD优化结果表明,本方法是行之有效的。

LLC谐振变换器的谐振元件设计

在LLC谐振变换器中,其谐振元件的参数设计对变换器工作性能有着重要影响。为解决LLC谐振变换器存在的谐振网络电压增益非线性变化、轻载时开关频率过大等问题,文章结合变换器的特性分析给出了谐振元件参数设计的一系列约束条件,在此基础上,总结了变换器谐振网络的电感、电容的设计步骤,并给出了变压器参数的选取方法。对一台500 W的LLC变换器的试验结果表明:文中提出的设计方法是可行的,能够达到设计需求。

谐振变换器在电子模拟功率负载中的应用

分析了电路的基本工作原理,阐述了谐振变换器应用于电子模拟功率负载中各主要参数的设计方法,采用UC3879为控制核心,实现了系统的恒流输入控制,试验结果证明系统性能优良,给出了在软开关条件下的实验波形。

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR)DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明:与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。

功率变换器中磁性元件的小型化研究进展

磁性元件的集成化有望彻底解决功率变换器的小型化问题。文中介绍和评述了微制造技术在集成化变压器与电感器制造中的应用,讨论了相关磁性材料的性能与选择。

谐振变换器在电子模拟功率负载中的应用

分析了电路的基本工作原理,阐述了谐振变换器应用在电子模拟功率负载中各主要参数的设计方法,采用 UC3879为控制核心,实现了系统的恒流输入控制,试验结果证明系统性能优良,给出了在软开关条件下的实验波形。

一种双极性电流源型功率谐振直流变换器

介绍了一种双极性电流源型谐振直流变换器,该变换器综合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的优点,并且克服了各自的缺陷。文章运用经典交流分析法,推导了电流传输增益,同时分析了断续工作模式下的各种开关状态,得出相应的等效电路,并利用仿真结果验证了所做的理论分析。