单端变换器并联交错技术的分析研究

本文介绍了单端变换器的并联交错技术，它可看作并联技术的变化形式。文章主要对并联交错式单端正激变换器作了分析研究，实验结果证实了理论分析的正确性。并联交错式单端变换器增大了输出功率、降低了输入输出滤波器尺寸，特别适用于要求高功率密度、超薄型封装诸如分布式电源系统的大功率应用场合。

基于多相交错技术的电容器充电电源设计

在脉冲功率系统中,大容量高压电容器负责储能,具有重要作用。电容器充电电源需要具备输出宽范围、抗负载短路和过压过流保护等基本功能。在快速充电场景中,充电功率的提高进一步增加了器件应力方面的要求。本文针对大容量高压电容器快速充电的需求,设计了一种两级式级联电源。采用多相交错并联技术降低器件应力,引入STM32G4来进行数字控制和保护。通过理论验证、样机设计和软件仿真,证明设计方案满足电容器充电的基本需求同时有效降低器件应力,方便器件选型。

采用交错并联技术的电动三轮车光伏充电控制系统

利用太阳能对电动三轮车充电具有较大的应用价值。该文采用扰动观察法和交错并联技术,为电动三轮车设计一种Boost升压变换充电系统。对电动三轮车锂电池采用恒流–恒压充电方式。设计双相交错并联Boost升压电路及其充电算法,仿真表明设计的充电算法有较好的稳定性。对电动三轮车锂电池恒流充电阶段的扰动观察法算法进行仿真,表明在相同扰动步长下,交错并联Boost升压电路具有较低的光伏电池输出电流纹波及输出功率振荡。室内测试表明,在恒压限流充电算法下,设计的充电系统具有较好的输出特性。对光伏电动三轮车进行户外充电测试,表明在恒流充电阶段,光伏电池始终工作在30V左右的最大功率点电压处;在正常负载情况下,充电效率达到95%以上。

交错并联技术在并联DC-DC变换器纹波抑制中的分析与应用

交错并联技术在大功率、多重化DC-DC变换器应用广泛,能够有效地减小DC-DC变换器的纹波值从而提高其供电品质。根据交错并联技术的特点,通过对DC-DC变换器输入、输出电流的纹波波形进行叠加分析,推导出在多模块并联条件下,纹波峰峰值与占空比和各模块触发脉冲相移之间的定量关系。推广到不同拓扑结构的非隔离DC-DC变换器中应用,最后在MATLAB/Simulink仿真环境下对三模块交错并联DC-DC进行仿真验证,证明了结论的正确性,对于减小多重化DC-DC纹波具有一定意义。

交错并联技术在无损电阻中的应用

无损电阻由于开关元件的存在而产生很大的电流脉冲,其等效电阻也是时变的,这严重限制了无损电阻的应用。为了降低由于开关元件的存在而造成的脉冲电流,改善无损电阻的特性,以工作在不连续导通模态下Buck-Boost变换器为具体研究对象,分析了无损电阻的建模原理,并给出了带低通滤波器的Buck-Boost变换器的无损电阻模型,将新近几年在电力电子领域比较活跃的交错并联技术引入到无损电阻,用以改善无损电阻的特性。仿真实验验证了方案的可行性,说明了交错并联技术对无损电阻的集成化和实用化有很大的促进作用。

一种新型的有源交错并联Boost软开关电路

重点研究了有源交错并联Boost的软开关技术,提出了一种新型的有源交错并联的Boost软开关电路。在Boost主开关两端并联一个由有源辅助开关和关断缓冲吸收电容组成的有源缓冲吸收支路,Boost的主开关管可以实现零电流导通和零电压关断,二极管的反向恢复电流带来的能量损耗能够大大减少。并且,在整个开关周期期间,附加的辅助开关管都是零电压开关。最后,设计试制了一台1.2kW实验样机。结果表明,该电路的所有功率器件均实现了软开关。

交错并联Buck变换器本质安全的研究

为使Buck变换器以较小的最大输出短路释放能量满足本质安全要求,提出将交错并联技术应用于Buck变换器,以两支路交错并联Buck变换器为例进行研究,在与传统Buck变换器总输出电流相同的情况下,使电路的总电流输出纹波减小,输出电压纹波减小,且支路电流为总电流的1/2,减小了开关管和续流二极管的电流应力,总输出电流纹波频率变为支路的2倍,使输出滤波电容减小,这些都有利于实现本质安全。通过Matlab仿真比较本质安全的传统Buck变换器和交错并联变换器,最后证明所提方法的正确性。

两相交错并联同步Buck变换器的设计与仿真

交错并联技术可以用较低的开关频率获得较高开关频率的输出效果,具有输出纹波互消、相间分流等优点。在分析两相交错并联同步Buck变换基本原理的基础上,设计了基于电流峰值控制方案的控制电路,阐述了电路的工作原理。最后采用LTspice进行了电路建模和仿真,得出的仿真结果验证了控制电路的正确性。

交错并联LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器可实现软开关,近年来被广泛应用。但单路LLC变换器输出电流纹波大,输出滤波电容往往需要多只电容并联,对系统的体积、重量和寿命带来了很大的挑战。为解决输出电流纹波较大的问题,可采用交错并联技术,但谐振元件参数的误差使得LLC谐振变换器并联时难以均流。研究了加入输出均流电感实现两路均流的方案,通过计算验证了均流电感的均流原理,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性。

大功率交错并联在有轨电车充电装置中的应用

针对新型有轨电车充电装置DC/DC变换器采用单相控制技术时输出电流纹波较大的问题,提出将交错并联技术应用到该装置中。给出了装置拓扑结构,采用四相两回路交错并联,同一回路的两相开关管导通时刻相差1/2周期,满足单/双回路运行;推导了输出滤波电抗器的设计方案,列出了变换器PWM控制策略。仿真及实验结果表明,采用交错并联技术的充电装置,既减小了输出电流纹波,又提高了启动电流的响应速度。

三相交错并联三电平DC-DC变换器的ZVS控制

非隔离DC-DC变换器具有高效率、低成本、小体积的优势,广泛应用于大功率储能系统。文中研究一个通过近似临界导通模式(near critical conduction mode,near-CRM)实现零电压软开关(zero-voltage switching,ZVS)的三相交错并联三电平DC-DC变换器,以减小开关损耗和电感体积。首先,详细地分析该变换器区别于传统两电平交错并联DC-DC的电感电流纹波特性,并成功推导出纹波峰峰值解析表达式。然后,提出通过变开关频率控制纹波峰峰值和纹波反向电流的方法,以实现全负载范围的near-CRM和ZVS模式。最后,搭建一台基于IGBT器件的15kW实验样机,验证了电感电流纹波分析和提出的控制方法,其最大效率98.02%。

交错并联准Z源直流变换器的研究

传统变换器由于拓扑本身结构限制,升压能力有限,需要将多级变换器串联来实现高升压,降低了工作效率及系统容错率.针对该缺点,提出一种交错并联准Z源DC-DC变换器,将交错并联应用于准Z源直流变换器中,集交错并联的扩容、降纹波优点和高电压增益优点于一身.详细研究了变换器的基本工作原理,分析了工作状态,并根据基尔霍夫电压及电流定律,推导了电压增益及器件应力.通过搭建一台38 W的实验样机,验证新型拓扑理论分析的正确性和可行性,结果表明,该变换器在实现高电压增益的同时,极大地减小了电流纹波及电容容值和体积.

交错并联有源箝位ZVS-PWM正激变换器的分析与设计

提出一种交错并联有源箝位ZVS-PWM正激变换器,它的最大优点是负载从零变化到最大时开关管的损耗非常小。这种变换器是由两个有源箝位正激变换器共同耦合一个高频变压器构成的,适用于大输入电压、大功率的变换器。分析其工作原理并用一台功率为3 kW的原理样机进行实验验证。

BCM模式下三重交错并联Boost PFC电路的设计研究

设计了一种工作在电感电流临界连续(简称BCM)模式下的三重交错并联的功率因数校正升压电路(简称Boost PFC),通过提出的交错协调控制策略使其对电路的内部扰动表现出较强的抗干扰能力和快速恢复能力。并将所设计的电路应用于并网交流模块式微型光伏逆变系统中,通过仿真验证了三重交错并联Boost PFC电路的优良特性。

一种交错式三电平逆变器的研究

针对正弦波交流输出的应用场合,提出了一种可降低电感纹波电流的功率管交错并联式三电平逆变电路。该电路需要六个功率开关管,其中上下位置各采用两个功率管并联工作在交错模式,而中间两个位置的功率管则工作在倍频模式。分析了电路的工作原理,提出了其PWM脉宽调制方式。推导了该电路和其他两种常用半桥式逆变电路的纹波电流公式,并对三者进行了比较。阐述并采纳了一种带干扰正馈抑制的逆变器双环控制策略。样机的测试结果证明了电路和系统的有效性。

测试风机气动特性的高性能DC/DC变换器研制

在已有风力发电测试与实验一体化系统基础上,研制了一台用于风力机特性测试以及系统控制研究用的DC/DC变换器。并对变换器的动态性能进行了优化设计,满足了该系统叶尖速比大范围变化时超宽的转速和功率运行要求。结合风力发电测试与实验一体化系统进行了风洞试验,测试了某2kW风机的气动特性曲线。实验结果表明该变换器能够很好地满足风机测试和正常工作的要求。

断续模式无桥Boost PFC变换器的研究

相较于传统的Boost PFC变换器,无桥Boost PFC变换器省略了开关管前的整流桥,大大提高了变换器的效率。首先主要讨论电流断续模式下无桥Boost PFC的工作原理,推导理想状态下其PF的表达式和电感的计算,探讨实际工作中电路寄生参数对电感电流畸变的影响。然后针对DCM Boost PFC仅适用于中小功率场合这一缺点,引入了交错并联技术,提升了电路的功率量级。最后分别完成了单路500 W和两路交错1 kW的变换器样机实验,实验结果验证了理论分析的正确性。