电压箝位ZVS推挽三电平直流变换器

为解决推挽变换器中存在的开关管电压应力高,难以实现软开关,关断时会导致整流二极管产生很高的电压尖峰等问题,提出了一种电压箝位零电压开关推挽三电平变换器.对该变换器采用移相控制可使得超前管依靠滤波电感的能量、滞后管利用谐振电感的能量实现零电压开关,同时加入的箝位电路可使输出整流二极管后的电压尖峰得到消除,改善了输出整流二极管的工作条件.由于加入了谐振电感造成副边有一定的占空比丢失,给出了计算公式.最后分别给出了开关管实现零电压开关的实验波形及变换器效率曲线.

基于冗余矢量的T型三电平双向变换器中点电位平衡模型预测控制

T型三电平双向变换器因其具有损耗小、输出电能质量高等优势适合应用于低压交直流混合配电网互联等场景。针对T型三电平双向变换器存在直流侧中点电位不平衡等问题,模型预测控制因其易于实现多目标优化的特点具有良好的应用价值。为了解决传统有限集模型预测控制(FCS-MPC)权重因子整定困难,中点电位控制效果不佳的问题,提出一种基于冗余矢量的中点电位平衡模型预测控制,利用冗余小矢量的特性实现对中点电位平衡的控制,避免了权重因子的选择。在此基础上,利用代价函数计算矢量的作用时间并预测输出最优开关序列,提升系统的稳态性能。最后,通过实验测试验证了所提策略的有效性。

一种适用于新能源中压直流汇集的无环流零电流软开关三电平谐振式复合全桥变换器

直流变换器是中压直流(MVDC)汇集系统中的关键部分,起着升压、隔离、电能传输等功能。相比传统的中压交流汇集方案中体积巨大的变压器,中压直流方案中的变换器由于采用中高频控制可大幅减少装置体积。为适应新能源发电端口电压越来越高的发展趋势,该文提出一种无环流零电流软开关(ZCS)三电平复合全桥变换器,其由一个半桥三电平电路和全桥电路共同复用2个开关管而构成,从而所有开关管的电压应力只有输入电压一半,不仅有利于该变换器应用于高输入电压场合,同时还保留所有开关管的软开关特性且消除一次侧环流。为进一步降低所有开关管的峰值电流和辅助开关管的关断电流,又引入了LC串联谐振技术,可大幅降低辅助开关管的关断电流,从而使其开关损耗得到进一步降低。该文对变换器中关键参数进行分析设计,通过PLECS进行仿真,并制作了一台150 V/750 V/1 kW的样机进行了实验验证。

推挽正激三电平直流变换器及其控制策略

燃料电池输出电压变化范围很宽,使直流变换器的整流二极管选取极为困难。提出了一种适合于燃料电池的低压宽范围输入、高压输出场合的推挽正激三电平直流变换器。与常规的三电平直流变换器拓扑控制不同的是,该变换器的控制策略使整流电路输出电压为先低电平、后高电平的三电平波形,有效降低了整流二极管上的电压应力,同时减小了输出滤波器的体积和重量。分析该变换器的工作模态,讨论以0.5占空比工作的2个开关管实现零电压开通的条件,并对输出滤波器的设计进行分析。通过一个1kW的原理样机验证了该变换器及其控制策略的可行性。

用于大容量风机直流并网的二重化三电平软开关变换器

随着海上风电场容量的扩大和离岸距离的增加,避免了无功电压问题的直流风电场得到了日益广泛的关注。直驱风机作为海上风电开发的主流机型,通过DC/DC变换器的设计可实现直流并网。首先,依据机组直流并网需求提出了一种二重化三电平软开关DC/DC变换器方案,在减小变换器体积的同时有效降低了变换器的开关损耗;其次,在详细分析子变换器工作原理的基础上给出子变换器重要参数的设计方法;然后,依据DC/DC变换器的控制目标,给出了其在稳态和故障阶段的控制策略,实现了机组的安全稳定高效运行;最后,通过仿真算例验证了所设计的DC/DC变换器拓扑的优越性和控制策略的有效性。

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。

全桥三电平直流变换器的最佳开关方式

该文提出了一种新的关于直流变换器三电平拓扑变换的分析方法。应用该方法得到了零电压开关全桥三电平直流变换器,同时提出了加入箝位二极管的改进型变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现软开关等为条件寻找到的最佳开关方式,克服了传统零电压开关全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大、整流二极管存在寄生振荡等缺点,所以其变换效率更高,响应速度更快,进一步拓宽了它的应用范围。最后通过一个开关频率为50kHz、额定输入电 压为600V、输出功率为2.8kW的实验样机加以验证分析结果。

一种适用于高压大功率变换器的三电平直流变换器

(半桥)三电平变换器的优点是其开关管的电压应力为输入电压的一半,该文从另一个角度提出它的推导思路,从中提取出两种三电平开关单元。将(半桥)三电平变换器的推导思路推广到所有的直流变换器,提出了三电平变换器族系,该类变换器除了开关管电压应力为其原型变换器的一半以外,部分变换器还可以大大减小滤波器,提高变换器的动态响应。三电平变换器可以广泛应用于高输入电压/输出电压、中大功率的直流变换场合。

倍流整流方式ZVS PWM三电平直流变换器

提出一种倍流整流方式零电压开关PWM三电平变换器(CDR ZVS PWM TL变换器),它利用输出滤波电感的能量可以在很宽的负载范围内实现开关管的ZVS,并且使输出整流管能够自然换流,从而避免了反向恢复造成的电压振荡和电压尖峰。该文分析这种变换器的工作原理,讨论超前管和滞后管各自实现ZVS的特点,并通过一个540W的原理样机验证该变换器的可行性。论文最后给出实验结果。

用于超级电容储能系统的三电平双向直流变换器及其控制

传统两电平DC-DC变换器开关器件承受电压应力高,输出电流纹波大。本文采用一种三电平双向直流变换器控制超级电容的能量流动,有效提高了超级电容充放电效率和输入电压等级。分析了三电平双向直流变换器的工作原理及其控制策略,在Matlab/Simulink平台上搭建仿真模型,验证了三电平双向直流变换器拓扑的优点,并实现了对直流网压、飞跨电容电压以及超级电容充放电电流的控制;样机实验表明了该变换器及其控制的合理性和有效性。

中压大容量三重化三电平直流变换器冗余容错控制

三重化三电平直流变换器适用于高压直流输入、大电流直流输出的应用场合,其多模块交错并联组合的特点可有效提高系统工作的可靠性。为了切实体现这一优点,需实现该系统的冗余容错运行。首先从理论上分析交错角对系统冗余容错运行的影响,计算得到交错角的最佳值;继而提出一种电压电流双闭环PI控制加实时调节交错角的冗余容错控制策略,该控制策略依托于变换器的光纤环网通信分布式控制系统,保证了各模块的对等独立和功率均分,实现了变换器的冗余容错运行。最后通过一台MW级样机验证了所提控制策略的正确性和有效性。

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。

ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出了一种新型的 ZVSPWM全桥三电平直流变换器。该变换器使用了以能量传输最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现 ZVS等为条件寻找到的最佳开关方式 ,克服了传统 ZVS全桥直流变换器中开关管电压应力高、滤波电感电流纹波大等缺点 ,所以其变换效率更高 ,响应速度更快 ,进一步拓宽了它的应用范围。本文分析了变换器的工作原理 ,给出了一个周期内的所有开关模态。本文还论述了谐振电感的设计和占空比的丢失 ,最后通过一个 3 k W,5 0 k Hz的实验样机加以验证分析结果。

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 。

三电平直流变换器混杂系统建模与控制

建立了三电平直流变换器的混杂自动机模型,并提出了相应的闭环控制算法,算法核心是使系统进入周期循环稳定的工作中并对输出电压进行调节,能够同时满足电感电流连续模式和不连续模式,具有宽负载范围。将输出电压稳压调节问题转化为离散状态转换条件选择问题,推导了离散状态转换条件。使用Matlab/Simulink中的状态流程图实现了基于混杂自动机的三电平直流变换器控制系统,并进行了详细的仿真以检验闭环控制算法的正确性。仿真结果表明,三电平直流变换器在4种工作模式下稳态性能均良好,模式切换过程中动态响应快超调小。

单管直流变换器三电平拓扑的交错开关方式

为降低开关管电压应力 ,提出了一种新型三电平拓扑变换方法 ,可直观地得到 6种单管直流变换器的三电平拓扑。由于增加了开关管 ,可引入新的控制方式。通过分析变换器在不同开关相角下滤波电感电流脉动的大小 ,得出了在同样的电流脉动要求下 ,采用交错开关方式与采用传统开关方式相比 ,滤波电感可减小的幅度。

不对称控制方式三相三电平直流变换器

三相三电平直流变换器中开关管具有低电压、电流应力,适用于高压大功率场合。采用对称控制方式,可提高输入输出电流脉动频率,从而减小滤波器,但开关管为硬开关,存在较大开关损耗。为解决该问题,提出一种适用于该变换器的不对称控制策略,在保留变换器原有优点基础上,可利现开关管的零电压开关,从而提高变换器效率。简要分析采用输出滤波电感和变压器漏感（或外加谐振电感）的能量实用不对称控制方式后变换器的工作原理,重点讨论其基本特性及软开关实现条件,完成一台540~660V输入、48V/20A输出的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性和正确性。

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。

全桥三电平直流变换器的控制方式与设计

提出了一种新型的零电压开关全桥三电平直流变换器。该变换器以能量传输比最大、滤波电感电流纹波最小、开关管实现软开关等为条件 ,寻找到了最佳开关方式 ,克服了传统零电压开关全桥直流变换器中开关管电压应力高、整流二极管存在寄生振荡等缺点 ,所以其变换效率更高 ,响应速度更快 ,进一步拓宽了它的应用范围。最后通过一个 3kW、50kHz的实验样机 。