单开关谐振脉冲电源的过电压抑制

单开关谐振电路只需使用一个开关即可产生高压脉冲,然而当开关在谐振电流为正关断时会产生关断过电压,使开关损坏。为解决该问题,可在开关两端并联RCD(Resistance-Capacitance-Diode)吸收电路或在变压器原边并联R-D(Resistance-Diode)续流支路。但在高压脉冲条件下,这两种过电压抑制电路在不同负载下的带载特性以及效果优劣不明确。文中对比分析了两种电路的过电压抑制机理、参数选择依据、过电压抑制效果和元器件功耗。结果表明,含R-D支路的电源开关过电压与漏感电流和支路电阻R成正比,若R较大,其过电压系数大于含RCD吸收电路的电源。若R较小,元器件功率损耗较大。在高压脉冲电源中,RCD吸收电路的电容不需要在开关导通时将电放完。由于漏感限制,谐振脉冲电路在短路时电流不会过大而烧毁开关。同时,在驱动容性介质阻挡放电时电流能够自动反向,可实现零电流关断。

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高,应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V-700V输入,54V/10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94.7％。

软开关谐振过程稳定性分析与PWM控制波形优化

在移相控制全桥功率变换器的软开关谐振过程解耦分析基础上,针对电源启动和焊接电弧负载频繁剧烈的动态变化过程,提出了一种"1-2-1"的余弦模式PWM控制波形.根据数字信号处理(DSP)的数字化脉冲宽度调制(PWM)生成原理,设计实现了基于"1-2-1"余弦模式的移相PWM控制波形,并进行了控制效果的试验验证.结果表明,采用此模式对全桥功率变换器进行移相PWM控制,不仅可以满足电源输出特性对PWM控制有效占空比的要求,而且可以保证超前臂并联谐振网络和变压器原边串联谐振网络的软开关谐振过程的动态稳定性,保持功率器件在电源启动和负载动态变化过程中的软开关状态.

基于开关谐振支路的电压自平衡型ISOP直流变压器

对于采用输入串联输出并联(ISOP)的直流变压器,输入侧电压平衡控制是必要且复杂的设计。基于双有源桥式模块,提出了一种改进的输入电压自平衡型直流变压器拓扑。通过在模块间增加开关谐振支路,该拓扑在不增加开关器件数量的前提下实现了输入侧电压自平衡。通过对开关谐振支路的电流应力分析,发现该支路不会产生额外的开关损耗,也不会影响各模块工作原理。与传统均压控制解耦算法的对比表明,所提拓扑的电压自平衡特性避免了由于建模精度不足所带来的系统稳定性风险。文中给出了该直流变压器电压控制设计,并在不改变谐振支路工作状态的前提下,给出了故障模块切除和恢复的控制方案。仿真和实验验证了该拓扑的功能和特点。

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。

ARCP软开关谐振电感的优化研究

介绍一种辅助谐振变换极(Auxiliary Resonant Commutated Pole,简称ARCP)软开关电路,分析了其工作原理和工作过程。以应用于某大功率装置主功率模块系统中的ARCP软开关电路为研究对象,指出该电路只能对某一个固定电流点实现完全谐振,而对于实际电路不能实现全程谐振。针对这一缺陷,在分析过谐振和欠谐振产生原因的基础上,提出一种优化谐振电感方法,该方法能有效扩大谐振范围,实现软开关。实验结果证明了该方法的正确性和实用性。

半波降压型ZVS多谐振开关谐振参数最优化

应用非线性离散最优化方法对降压型(buck)半波零电压开关(ZVS)多谐振变换器(MRC)的三个谐振参数进行优化选择,使有源开关和二极管的损耗最小,并满足ZVS条件和开关电压应力小于给定值等约束条件,优化时以稳态仿真程序为基础。本文给出了最优谐振参数与MRC输出功率的计算曲线,并与用折衷法设计结果列表比较。

一种基于多谐振开关槽与Buck-Boost电路的准并联变换器

谐振开关电容变换器具有效率高、体积小、质量轻和易集成等优点,是中间母线变换器的理想拓扑,然而其不足之处在于电压比固定以及软开关特性易受谐振参数容差的影响。该文针对这两个问题,将多谐振开关槽式变换器与四开关Buck-Boost变换器进行结合,提出一种基于准并联架构的中间母线变换器,详细分析变换器的工作原理与电压增益特性。通过推导电流时域表达式详细分析谐振参数容差对变换器的影响,并给出参数设计的方法。该文研究一种合适的控制方式,完成环路补偿设计,实现输出电压的闭环控制。通过仿真和实验对上述理论和解决方案进行验证。

一种单向隔离型谐振开关电容变换器

作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组成,避免了二次侧二极管振荡的产生,可实现所有开关器件的零电压软开关(ZVS)。该文在分析UI-RSCC拓扑的基础上,研究了其输入直流电容的电压均衡机制,提出了相应的输出电压控制策略及其软开关条件。结果表明,UI-RSCC可实现输入直流电容电压的自动均衡,降低了开关器件的电压应力;通过复用部分开关,减少了所需的开关器件数量;使用电容滤波即可实现所有开关器件的软开关,且无需额外的钳位电路。最后,通过仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。

准谐振软开关SiC模块化PCS,为全球绿色能源注入航微力量

6月13日上午,航微能源“全球首创准谐振软开关SiC模块化PCS”发布会于上海SNEC展会现场举行,并于全网直播同步分享。航微能源总工程师韩鹤光主持讲解本次新品搭载的核心技术微能源AEMEMMRA 204特储SPECALSTORAGE微储MRCRO-STORAE端储TERMINALSTORAGE和差异化竞争力,发布会期间吸引了业内专家、储能从业人员及多家行业媒体的关注,现场反响热烈,引发众多讨论交流。

运用软开关及谐振技术的电流谐波补偿与建模采样分析研究及发展

论文分析和讨论了电力电子技术、非线性与智能控制和信号处理等基础理论的谐振软开关和网侧电流谐波补偿智能整流关键技术的研究与发展,抑制电子装置谐波污染的途径有对电网实施谐波补偿,以及对电力电子装置自身进行改进,也包括无功补偿和有功补偿等方面;讨论了一种DC/DC开关变流器仿真方法。其物理概念清楚、可用波德(Bode)图设计校正环节,因此该方法对变换器的优化分析和设计具有一定影响。

基于集成磁技术和恒频脉宽调制的谐振开关变流器

本文分析及研究了谐振开关变流器的工作原理和控制方法,建立了谐振开关变流器各个工作模式的转换条件;把开关变流器中所有主要磁性器件从结构上集中在一起,用一个磁性器件来实现,经过优化设计,磁芯当中的磁通变化量减小,从而降低磁芯损耗,减小磁芯体积。

谐振开关电容变换器的潜电路特性

潜电路是一种潜伏在系统中的路径或状态,仅在特定的条件下产生,使系统出现非期望的功能.本文以一个降压式谐振开关电容变换器为例,详细分析了潜电路出现时变换器的工作过程,利用电路能量守恒定理推导出变换器的潜电路特性以及潜电路发生条件.得到潜电路出现后,变换器的输出电压不再保持恒定,而是与电路参数、运行条件等密切相关,呈现出非预期特性的结论,并用实验结果加以证实.

基于图论的n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析技术

高阶升压式谐振开关电容变换器的升压阶数增加,拓扑变得更加复杂,其潜在路径隐蔽性更强,因而需要研究一种系统的分析方法.为此本文基于图论提出一种n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析方法,文中给出了该图论分析法的原理和步骤,并以3阶升压式谐振开关电容变换器为例进行了仿真和实验证明.研究结果表明,该方法简单易行,是一种可供推广的电力电子变换器的潜电路分析方法,为预先发现和消除高阶升压式谐振开关电容变换器中的安全隐患提供了理论依据.

谐振开关电容变换器中潜电路现象的研究

潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性。该文在降压式谐振开关电容变换器中发现潜电路现象,其特点是在控制策略完全不变的情况下,仅由电路扰动就会导致潜电路现象发生。文中从理论上分析了产生该潜电路现象的原因,证明了它是一种在过去研究中未曾观察到的新现象,推导得出了潜电路的发生条件及相应的变换器运行特性,并基于潜电路的回路特征,提出消除潜电路的相关措施,并将这一结果推广到其它类型的谐振开关电容变换器。实验结果证实了这一发现和理论分析结果。

一种谐振开关电容变换器的再分析与改进

针对一种常见的谐振降压式开关电容直流变换器,使用近似取值方法进行再分析,简化了以往理论分析结果,并指出该电路存在的一些问题。由此提出了一种恒流充电谐振放电工作方式的新式改进电路,在该电路工作的任意时间内,导通的开关器件总处于有电流状态,避免了开关器件的导通电流在时间上分布过于集中,因而降低了电路峰值电流,提高了变换效率。通过推导,得出新改进电路的输出电压、变换效率及谐振平均电流的数学表达式,最后进行了实验验证。理论与实验均表明,新改进电路能在较大范围内进行近似线性的调频方式调压,为高效率谐振式开关电容直流变换器的设计提供了理论依据。

谐振开关电容DC/DC变换器拓扑研究综述

开关电容变换器(switchedcapacitorconverter,SCC)具有效率高、体积小、重量轻等优点,适用于数据中心、电动汽车等对效率和功率密度要求较高的场合。文章归纳出一个谐振开关电容基本单元,基于此,对现有谐振开关电容变换器的拓扑结构和软开关工作原理进行分析,并概括为串并联、多级模块化、多电平及级联等4种组成类型。文章总结移相、调频、占空比分配等调压方法,指出通过移相或改变开关频率,使变换器工作在零电压开关(zerovoltage switching,ZVS),可以实现电压连续调节;占空比重新分配,改变开关状态,可以实现电压断续调节。针对无源器件参数差异造成的开关管电压振荡问题,给出耦合电感去除法和电感共用法等解决方案,可省去相应的电压箝位电路。将用于实现高增益和多电平的开关电容单元应用于谐振SCC,并对其进行改进,可提升其电压变换比,便于电路参数选择,提高稳定性。最后,对典型谐振SCC进行性能对比,并提炼现存共性问题,供读者参考。

能量注入式谐振型开关电源的研制

针对传统高频开关电源存在开关损耗大、易产生噪声污染等问题,提出了一种新型的能量注入式谐振型开关电源拓扑,这种新型开关电源主要应用了能量注入谐振技术,实现了开关管ZCS软开关工作模式,减小了开关损耗;同时,由于取消了大容量的滤波环节,电源的体积和成本都得到了相应减小。首先给出了电源的拓扑结构,并详细阐述了电源的工作原理,建立了相应的数学模型,完成了控制系统的设计,最后通过仿真验证了该电源的拓扑的可行性。

升压式谐振开关电容变换器中潜电路的一般规律

相对于降压式谐振开关电容变换器,升压式谐振开关电容变换器构成方式不同,潜电路发生条件也有较大区别。本文根据其构成特点与运行规律,应用图论法获取变换器中的潜在路径,详细讨论了n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路工作特性,推导出变换器发生潜电路时的输出电压特性以及潜电路发生条件,归纳其出现潜电路的一般规律,从而为避免潜电路的出现,使之正常工作提供了理论依据。研究结果表明,在负载、开关频率和开关电容等参数相同的情况下,若n阶变换器工作在正常状态下,则其低阶(n-1,n-2,…,2)变换器必然工作在正常状态下。最后,实验结果证实了结论的正确性。

新型LCL谐振软开关弧焊逆变电源主电路数学建模

介绍了新型LCL谐振软开关逆变弧焊电源主电路与基本LCL型的区别 ,建立了新型LCL谐振逆变弧焊电源主电路稳态数学模型 ,并运用了Matlab进行了数值求解 ,将数学模型的计算结果与试验结果做对比 ,从而验证了数学模型的正确性。这种弧焊电源不仅具有串联谐振在整个负载范围内效率高的特点 ,而且拓宽了软开关的范围 ,解决了占空比丢失的问题。