面向光伏直流升压系统的高压大功率LLC谐振变换器设计方法

文中提出一种适用于光伏直流升压变换系统的高压大功率LLC谐振变换器设计方法与死区时间设计优化方法。文中先介绍大功率LLC变换器的应用场景,光伏直流升压变换器的系统架构和模块拓扑,然后基于模态分析法建立LLC变换器的时域模型,研究其求解方法。分析大功率LLC变换器与小功率设计时的差异,不能沿用小功率变换器设计方法,为此,从原始参数出发,以高效率为目标,时域模型求解方法为基础,提出一种精确简便的大功率LLC变换器设计方法,另外基于模态分析提出了死区时间设计优化方法。理论研究与提出的方法在一台80kW/5kV光伏直流升压变换器样机上得到验证。

一种DC-DC升压变换器的动态建模及其数字补偿

针对广泛应用于核电子设备的稳压电源中的非理想型直流—直流(DC-DC)升压变换器进行了研究,提出了一种新的DC-DC变换器设计方案。首先,采用平均状态空间技术对非理想升压变换器进行动态建模,通过对状态方程进行状态平均,以到变换器的连续时间传递函数作为设计有效控制器的前提;然后,通过采用数字再设计和直接数字设计两种方法,对DC-DC升压变换器的数字控制器进行了设计,从而实现变换器的闭环控制和动态响应。仿真实验结果表明,提出的DC-DC升压变换器及其数字补偿设计不仅实现了预期的动态电压调节性能,而且在输入电压动态变化范围、瞬态响应时间和响应带宽方面相比于目前先进的设计方案具有优势。

用于直流微电网的高升压变换器设计及效率优化

针对清洁能源输出电压等级较低难以实现直流微电网并网的问题,提出一种基于开关耦合电感的无源钳位结构的高升压DC-DC变换器。所提变换器采用开关耦合电感结构连接变换器的输入端与输出端。通过调整耦合电感的匝比提高电压增益。此外,采用无源钳位结构回收漏感能量,抑制功率开关管上的电压尖峰,降低功率开关管的电压应力,提高变换器的电能转换效率。该文介绍变换器的工作原理,推导了变换器的稳态特性和各元件的设计参数,详细分析变换器的损耗以及选择有利的参数提高效率,如合理设计耦合电感匝比。搭建一台输入电压为40 V、输出电压为400 V、满载功率为250 W的实验样机,验证了变换器的可行性和理论分析的正确性。实测的最高效率和满载效率分别为97.59%和97.10%。

一种高升压比直流变换器

在分析两类升压型直流变换器拓扑结构的基础上,结合耦合电感类拓扑结构与带自举结构的Luo变换器的特点提出一种高升压比的升压型直流变换器拓扑结构。文中分析了这种拓扑结构工作原理,并且讨论了拓扑在连续模式和断续模式下的工作状态。设计了拓扑的主要参数,并通过实验验证了理论的正确。

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。

一种带有泵升电容的新型高增益升压直流变换器

为了满足分布式发电系统中必须把太阳能、燃料电池和蓄电池输入的低压直流转换为高压的要求,在传统型升压直流变换器的基础上,提出了一种基于双电感和泵升电容的新型拓扑结构。该拓扑结构利用电感和电容的并联充电、串联放电特性,较好地实现了低占空比条件下高电压增益的目标。最后,分析了该拓扑结构在3种不同电感条件下的工作原理,并通过仿真验证了上述理论分析的正确性。

一种新型双管正-反激直流变换器

该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器。它采用两个RCD电路交错箝位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D<0.5的缺点。在继承单管有源箝位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电压应力降低为原来的一半。改进的RCD箝位结构是一种轻微耗散型箝位电路,大幅提高传统RCD型电路磁复位效率。该文详细分析了变换器稳态工作特性以及关键参数的设计,通过一个200V^400V输入、10V/15A输出的样机验证了该拓扑工作原理和特点。

基于磁放大技术的新型正激-反激型直流变换器

利用与正激变换器输出滤波电感耦合的绕组,构成了工作在反激模式的多路独立输出,采用磁放大的“时间分配”后级调整控制,结合主输出PWM反馈控制,实现主、附输出的独立控制。该变换器兼具正激变换器高效率、反激变换器低成本和磁放大后级调整的特点,具有简结构、低成本、高交叉调整率、高效率等优点,同时引申出“Buck类——反激式”一族适于各路输出功率差别较大应用场合的直流变换器。文中详细阐述了其工作原理、特性以及磁放大器优化设计,一台132W两路输出实验样机验证了试验结果。

一种精确调节的零电压开通三路输出直流-直流变换器

多路输出直流-直流变换器广泛地应用于各种电子设备。该文的目的是提供一种所有输出均可精确调节的零电压开通3路输出直流-直流变换器。其中第1路输出和第2路输出分别由2个不对称半桥电路来调节,第3路输出由这2个不对称半桥电路之间的相移来调节。所有的主开关管都可以实现零电压开通,因此该3路输出直流-直流变换器可以以较高的效率工作于较高频率。文中探讨了该3路输出直流-直流变换器的工作过程、零电压开通条件及闭环控制设计。用一台输入电压为400V,输出分别为48V/10A、5V/20A12V/5A的实验样机来验证该零电压开通3路输出直流?直流变换器的优越性,在100kHz工作频率满载输出时转换效率为93.36%。

基于L4981A的直流升压变换器的设计与实现

提出了一种用于轨道列车直流升压变换器实现的解决方案。变换器的设计充分利用了具有高功率因数PWM控制芯片L4981A的Boost功率校正电路结构,实现了稳定的直流升压功能。首先分析了其工作原理,其次描述了电路设计中的相关参数计算和选取,最后给出了直流升压变换器电路的实验结果分析。本电路控制电路简单、元器件少、成本低,具有一定的实际应用价值。

双向直流-直流电力变换器建模与仿真

研究双向直流-直流电力变换器能量正向流动和反向流动的工作原理,为了保证电力系统的稳定性和优化动特性,采用了时间平均的方法来处理三端电子开关器件,建立了其相应的数学模型。根据双向直流-直流变换器的小信号模型选取其带某一阻性负载时的一组参数,使用bode图方法对其进行了稳定性分析。根据双向直流-直流变换器的大信号构建真模型并进行时域仿真。仿真结果在验证了模型的正确性,对时域仿真曲线定量的反映了双向直流-直流电力变换器待阻性负载的动态特性,bode图定性地给出了双向直流-直流电力变换器带阻性负载的稳定性。并对类似于双向直流-直流变换器的各种电力变换器的建模、仿真和稳定性分析具有一定的借鉴意义。

双向大升压比直流变换器型逆变器

提出并深入研究了双向大升压比直流变换器型逆变器电路拓扑、控制策略、稳态原理特性、电压传输比的推导方法和关键电路参数的设计准则,给出了仿真和原理实验结果。这种逆变器是由两个相同的、输出反相的低频正弦脉动直流电压的双向功率流大升压比的直流变换器以差动电路构成。理论分析、仿真和原理实验结果表明,这种逆变器具有电路拓扑简洁、双向功率传递、升压比大、功率密度高、输入电流纹波小、控制简单、负载短路时可靠性高、应用前景广泛等优点,为实现大升压比的大容量逆变器奠定了关键技术基础。

基于Buck-Boost变换器驱动的无刷直流电动机控制系统

提出在无刷直流电动机的驱动三相逆变桥的输入端加前级降压-升压(Buck-Boost)变换器,采用转速和直流母线电流的多环反馈控制方法实现电机的控制。该方法减少了开关损耗,逆变器尺寸和成本。通过MATLAB/Simulink仿真验证了该方法的有效性和可行性。

应用于电动汽车复合储能系统的升压型直流变换器控制策略

升压型直流变换器采用滑模变结构控制策略存在收敛速度较慢、抖振剧烈等导致的动态响应品质差问题。本文提出一种双幂次滑模趋近滞环控制策略,在电流跟踪误差估计值的基础上定义滑模面以实现电流跟踪控制,依据系统的未知扰动和负载变化建立自适应状态观测器,结合李雅普诺夫函数设计自适应律,并计算自适应占空比。提出一种双幂次趋近律,根据系统不同趋近过程的特点制定参数选择标准,对系统的动态响应品质进行目的性调节,并设计滑模滞环控制器以削弱由符号函数项所引起的抖振。对以上方法进行了仿真验证,结果显示可有效改善系统的动态特性和电流控制鲁棒性。

组合双向升压直流变换器型高频链逆变器

提出了一类组合双向升压直流变换器型高频链逆变器电路结构与拓扑,它由两个隔离双向升压型直流变换器输入侧并联、输出侧反向串联构成。深入研究了互补和独立两种电压瞬时值反馈控制方案及关键电路参数设计准则等。研究表明,采用互补控制时占空比变化范围小、副边功率开关电压应力小、输入电流和输出电压纹波小等特点;采用独立控制时占空比变化范围大、副边功率开关电压应力大、输入电流及输出电压纹波大等特点。研制了单端式500VA 18-32VDC/115V400HzAC互补控制逆变器样机,给出了样机测试结果。

带耦合电容型桥式ZVS直流-直流变换器

提出一种零电压开通(ZVS)的直流-直流变换器。在一种桥式开关管结构的基础上,通过在串接的两个变压器一次绕组两端并联一个耦合电容Cb,为电路的正常工作构造两个一次绕组共同导通的条件,使得两个绕组能够实现均流。变流器采用移相控制技术,不含输出侧滤波电感,而是利用变压器漏感传递能量,使得四个开关管都能获得宽负载范围的ZVS。二次侧采用开关电容倍压技术,提高了输出电压增益。详细分析了变换器各阶段工作原理、电压增益特性、ZVS实现条件以及Cb的设计。制作了一台开关频率50k Hz、负载600W、42V输入/250V输出的实验样机,该样机在轻载下就能达到92%以上的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。

基于PWM-PD的多路输出直流变换器改进研究

提出了一种基于脉宽调制-脉宽延迟控制技术(PWM-PD)的多路输出直流变换器,在利用较少的可控器件获得较多可控输出的同时,能有效改善电路的输出调整率。通过实验得到输出电压的负载效应参数,验证该方法的可行性。

基于CLD模块的高增益二次升压直流变换器

针对新能源利用过程中对高增益直流升压变换器的需求,提出了一种新颖的二次升压直流变换器。所提出的二次升压直流变换器相较于传统的二次升压直流变换器和Boost电路,具有更高的电压增益和更低的开关管电压应力,其更实用于对能量转换效率高、对电压增益要求高的新能源并网应用。通过实验室搭建的实验样板,证明了理论分析的正确性。

基于直流-直流变换器的高精度电池模拟器设计

动力电池及其相关设备的生产、测试和研发过程中,需要用到电池模拟器;传统的电池模拟器存在输出功率小和输出精度低的缺点;本文介绍了一种基于直流-直流变换器和线性稳压技术的电池模拟器;通过隔离型多路输出变换器实现各个电池单元的隔离供电,通过直流-直流变换器实现输出电压的预调整,应用线性稳压电路,降低输出电压纹波,提高了输出电压的精度,并设计了试验样机,进行了试验验证,获得较好的模拟效果。

基于阻抗源变换器的光伏直流升压汇集系统

针对大型光伏电站直流升压汇集技术挑战,提出一种计及阻抗网络概念的新型光伏直流升压汇集系统解决方案。该方案以一种阻抗型多模块串联式直流升压变换器为核心,具备多路最大功率点跟踪(MPPT)与高增益升压变流一体化功能,从而无需低压直流母线与专用MPPT装置,结构清晰可靠,便于内部故障隔离与整站动态控制。阻抗网络的引入,一方面具备灵活调压能力,可有效地解决输入光伏阵列间功率不均衡问题,具备良好运行适应性;另一方面具备抵御直通短路故障能力,可以大幅度提升电力电子系统运行可靠性。详述了系统架构、核心直流升压变流器拓扑、工作原理与控制方法。针对光伏阵列输出功率均衡与不均衡两种典型工况,对该系统进行仿真验证。仿真结果表明所述理论分析正确可靠,该系统对于未来直流光伏电站的推广应用具备潜在应用价值。