并联型双耦合绕组反激式单级PFC变换器

在双耦合绕组反激式单级PFC变换拓扑的基础上,引入并联功率传递单元,提出一种并联型双耦合绕组反激式单级PFC变换拓扑。该拓扑通过在Boost电感上增加二次绕组,使部分能量直接由Boost电感传给负载,从而提高了变换器的效率,并且能够限制中间储能电容电压和减小开关器件的电压电流应力。本文详细分析了该变换拓扑的工作原理和稳态特性,讨论了变换器的参数设计。150W/24V样机实验结果表明该拓扑具有高效率、高功率因数、低开关电压应力等特点。

基于耦合绕组的锂电池组主动均衡方案研究

针对锂电池组在充放电过程中出现能量不一致的问题,采用传统的Buck-Boost均衡电路和Flyback均衡电路的均衡方法,提出一种可减小电路尺寸、提高均衡速度和均衡效率的基于耦合绕组的新型主动均衡电路。通过对耦合绕组的选择性充放电,会有三种不同的工作模式来实现单体之间的能量转移,并调节PWM驱动信号占空比来提高均衡器的工作效率。在均衡控制策略方面,根据锂电池开路电压(OCV)与荷电状态(SOC)之间的一一对应关系,提出了基于电压和SOC双变量的均衡控制策略,主要是通过电压快速均衡和修正均衡以及SOC均衡阶段同时实现电压均衡和SOC均衡,更加合理地保证电池组动态性能一致。实验结果表明,该方案可以减少电池组的均衡时间,并且降低了能量损耗,提高了均衡效率,使电池组的整体性能达到最优状态。

三相双线耦合绕组永磁同步电机建模与矢量控制研究

应用绕组函数理论对三相双线耦合绕组永磁同步电机进行自然坐标系下考虑耦合绕组漏感的数学建模,通过数学变换降阶简化,建立旋转坐标系下的数学模型。提出适用于三相双线耦合绕组永磁同步电机的矢量控制策略,通过对零序电流分量进行控制,有效抑制三次谐波造成的转矩脉动和损耗增加。

双耦合绕组反激式单级PFC变换器

提出了一种新颖的反激式单级PFC变换器拓扑。该拓扑由Boost功率因数校正(PFC)电路和具有双耦合绕组的反激变换电路组合而成,中间储能环节由两个电容构成,除了存储Boost电感能量和作为反激变换器电源之外,还分别用于吸收变压器两个初级绕组的漏感能量,因此能有效抑制功率器件的电压应力。详细分析了该变换器的工作原理和稳态特性;讨论了Boost电感和反激变压器的参数设计。实验结果表明,该变换器具有功率因数高,功率开关电压应力低,中间储能电容电压波动小等特点。

一种高增益软开关三绕组耦合电感直流变换器

为在光伏组件及燃料电池中实现功率调制,提出一种高增益软开关三绕组耦合电感直流变换器。三绕组耦合电感及倍压电路构成的升压结构,能够在较小的总匝比与合适的占空比时得到高电压增益。变换器固有的箝位回路降低了开关管的电压应力,并吸收再利用了漏感能量。由于开关管和所有二极管均工作在电流软开关条件,变换器的效率较高。分析和推导所提变换器工作原理及稳态性能,对比不同变换器,计算变换器效率及关键器件参数设计。实验室搭建一台输出电压380 V、功率200 W的样机,验证了所提变换器的可行性。

低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器

为应对日益增长的高增益DC-DC转换的需求,如新能源并网、电动汽车应用、航空航天等,利用磁耦合技术设计三绕组耦合电感,结合开关电容结构,提出一种低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器,其具备电压增益高、元器件电压应力低、多个二极管均具有软开关特性的优点。对该变换器进行模态分析,推导了电压增益公式,获得了各器件的电压和平均电流应力。最后设计了一款120 W的实验样机,实现了386/23.8 V DC-DC的电压转换,验证了理论分析和变换器的可行性。

输入串联正激变换器集成变压器多绕组耦合机制及其优化

基于变压器集成的输入串联型变换器具有各串联电路自然均压、结构简单的优势。由于集成变压器各绕组间耦合参数的不同,可对变换器自然均压效果产生一定影响。以输入串联型正激变换器作为研究对象,针对集成变压器多绕组耦合参数对变换器输入均压效果的影响机制进行分析,总结出能提升输入均压效果的正激式集成变压器多绕组耦合参数优化方法。在理论分析的基础上,利用Saber建立输入串联变压器集成正激变换器模型,对分析内容进行仿真研究,仿真结果验证了理论分析的正确性及优化方法的可行性。

隔离型三绕组耦合电感交错式DC/DC变换器

讨论了四种隔离型交错式DC/DC变换器结构的特点,并在交错式Flyback变换器的基础上,引入三绕组耦合电感概念,实现了Flyback型变换器到Boost型或Buck型变换器的转换。然后,在三绕组耦合电感演绎出的一次侧并联/二次侧串联Flyback-Boost变换器上,采用有源钳位软开关电路,不仅实现了主开关管和辅助开关管的零电压软开关特性,而且只需要一组钳位软开关电路就无损地吸收了两相交错电路的漏感能量、抑制了主开关管的关断电压尖峰。三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,有效地抑制了二极管的反向恢复电流。最后,设计了一台40V输入、760V输出1kW的三绕组耦合电感实现的一次侧并联/二次侧串联交错式有源钳位软开关Flyback-Boost变换器的试验样机。实验结果验证了理论分析的正确性。

三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元

提出了一种三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元结构,并演绎出了一系列适用于大电流、高增益或高降压变换场合的DC/DC拓扑族.采用有源箝位软开关电路无损地转移了漏感能量和消除了主开关管上的电压尖峰.在整个开关周期内,主开关管和辅助开关管都是零电压软开关动作,减小了电路的开关损耗.三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,抑制了二极管的反向恢复电流.总结了一系列采用三绕组耦合电感和有源箝位软开关电路组成的交错并联DC/DC变换器拓扑族.最后,设计了一台40 V输入、380 V输出的1 kWBoost变换器试验样机,实验结果与理论分析一致.

重型车辆W-ECHPS中绕组式永磁耦合器的稳态性能研究

为解决重型车辆液压助力转向系统在转向路感差和能耗高的问题,提出了基于绕组式永磁耦合器(WTPMC)的电控液压助力转向系统(W-ECHPS)。文中介绍W-ECHPS系统和WTPMC的结构原理;确定不同行驶工况下WTPMC的运行参数,为WTPMC的设计和基于行驶工况的性能研究提供依据;采用Ansoft Maxwell软件对WTPMC进行有限元仿真,以研究其稳态性能,包括电磁性能、调速器性能和转差功率回收性能;在仿真结果满足要求的基础上,试制WTPMC样机并进行台架试验,并与空载时线反电动势、IGBT占空比和超级电容端电压的仿真结果对比。结果表明:仿真结果与试验数据基本一致,WTPMC具有良好的电磁性能,能满足运行极限点的要求,通过调节IGBT的占空比,能在不同行驶工况下运行,同时,其具有良好的转差功率回收性能,在不同行驶工况下的转差功率回收率在67.4%~72.5%之间。

宽占空比交错控制的三绕组耦合电感DC/DC变换器

文章提出了一种新型交错连接三绕组耦合电感高增益DC/DC变换器。该变换器中,首先每个耦合电感的第二绕组分别与一个电容相串联构成准倍压单元,再与其原边绕组和主开关管S共同形成一相升压电路;其次每个耦合电感的第三绕组与该相开关管的钳位电容一起为另一相的准倍压单元进行充电,从而将两相电路进行交叉耦合;然后将耦合电感的原边进行交错并联。上述结构有以下优点:该变换器可以工作在较宽的占空比变化范围(0<D<1);每相电压和电流具有自动均分的功能;既能提高变换器的电压增益,又能降低功率器件的电压应力,同时具有灵活的高增益调整能力。笔者详细分析了所提变换器的工作原理,最后给出了实验结果以验证理论分析的正确性。

考虑多绕组耦合的Sen Transformer电磁解析模型

为剖析Sen Transformer(ST)的内部特性,提出了一种适用于三相三柱式变压器结构的考虑多绕组耦合的ST电磁解析模型。一方面,从ST的电磁耦合关系出发,基于统一电磁等值电路推导了由自感系数和互感系数构成的ST电磁耦合模型。另一方面,从ST与外接等值系统的电气连接关系出发,推导了ST的内部电压和电流的电气解析模型。进而形成了由上述电磁耦合模型与电气解析模型构成的该类考虑多绕组耦合的ST电磁解析模型。最后,借助MATLAB软件,以一个三相三柱式ST为例,通过比较其电磁解析计算结果和现有ST串联电压补偿时域仿真结果发现,仅有个别绕组电压和支路电流有较明显的差异,但幅值差异≤6%,相角差异≤7°。该结果表明,多绕组磁耦合对于此类ST影响不大,但不宜忽视;且所提模型通过其磁路的不对称性表征,能更精确地反映其内部电磁特性。

交错并联三绕组耦合Buck变换器设计

针对传统交错并联Buck变换器存在占空比小的问题,将三绕组耦合电感引入反激变换器,设计了一种交错并联三绕组耦合Buck变换器。分析了该变换器中开关管和输出二极管的电压应力,进而得到该变换器的输出电压增益,并对该变换器拓扑进行了优化。仿真和实验结果表明,该优化拓扑可有效抑制开关管两端的电压波动,降低开关管的电压应力。

基于多绕组耦合特性的消磁电源输出特性研究

针对某型舰消磁电源在多绕组耦合电压干扰下影响动态精度的问题,通过测试与分析,指出了原设计电路上的不足,通过减少电源的输出电容和涡流补偿技术,改进电路后经实验室验证及实际使用,达到设计要求。

绕组式永磁耦合调速电机设计与分析

变频器调速技术虽可实现调速,但结构复杂,易受到电磁干扰,影响设备运行的可靠性。此外,当电网电压波动时,变频器难以保证整个系统正常运行。因此,在发电厂等苛刻环境下的应用受到限制。针对以上问题,提出了一种新型绕组式永磁耦合调速电机,离合采用非机械接触结构,减少了机械损耗;可直接对电动转子进行串级调速,调速迅速,且具备抗电网低电压穿越的能力。通过建立绕组式永磁耦合调速电机有限元分析模型,开展了仿真分析研究,结果表明该电机具备调速功能且转矩稳定,在工业领域中具有广阔的应用前景。

绕组式永磁耦合调速与高压变频调速效率比较

本文介绍了一种永磁耦合调速技术。提供了一种比较计算变频调速和永磁耦合调速效率的数学简化模型。按照该模型,很方便地计算出变频调速和永磁耦合调速的系统效率。以一个额定功率为1000 k W的风机、泵类负载传动系统为例,得出了在10%~100%转速下,永磁耦合调速效率高于变频调速的结论。

具有电压负反馈绕组的新型反激式单级功率因数校正变换器

提出一种具有电压负反馈绕组的新型反激式单级PFC变换拓扑。电压负反馈绕组的引入能够抑制中间储能电容电压,减小开关管的电压电流应力,解决了DCMPFC+CCMDC/DC模式下轻载时,中间电容电压过高的问题,并且一部分输入功率将通过负反馈绕组直接传向负载,提高了变换器的效率。通过对电路工作模态和稳态的分析,可以得出该变换拓扑不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、效率高等优点。实验结果证明了该变换拓扑的优越性。

计及漏磁耦合的双绕组感应发电机稳态分析模型

针对具有特殊定子绕组结构的高低压双绕组感应发电机,提出计及定子双绕组间漏磁耦合的稳态分析模型。考虑定子2套绕组间的互漏感列写支路电压方程,引入流控电压源表示互漏电势,推导出双绕组感应发电机的稳态等值电路。通过计算流控电压源的复数控制系数,说明了稳态分析时计及定子双绕组间漏磁耦合的合理性。基于等值电路采用回路电流法列写矩阵方程,以回路阻抗矩阵的行列式绝对值为目标函数采用优化法进行求解,可以确定模型中的未知量。采用所建模型计算样机外特性和稳压电容值,计算结果与实验结果高度吻合,验证了所建稳态分析模型的正确性与准确度。

感应分压器绕组结构新方案

一、概述常规感应分压器是在一个高导磁率合金环上用10股几何尺寸相似的漆包铜线绞合成一股电缆,把电缆在环芯上绕上若干匝,构成10个密耦合绕组,再把10个绕组串联起来组成分压器。这种单铁芯结构常规感应分压器,比差可达1×10-7;角差可达1×10-6〔1〕。但由于角差比比差大了一个数量级,所以按复数电压比率要求来说是不适宜的。1978年国际电工委员会（IEC）推荐使用IEC-618感应分压器标准〔2〕,提出了感应分压器的误差应以复数比率误差表示。

一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器

新能源并网发电系统的应用使得零纹波高增益DC／DC变换器成为研究热点。在一种耦合电感型DC／DC变换器的基础上，引入无源零纹波电路，推导得到一种三绕组零纹波高增益DC／DC变换器。三绕组耦合电感实现了高增益的同时，还实现了零纹波功能。倍压电路的使用，使得变换器的电压增益进一步得到提高，还限制了二极管寄生电容与漏感谐振产生的电压尖峰。两个有源开关相互钳位，限制了开关管关断时刻的电压尖峰，还实现了零电压开通。变换器功率器件的电压应力均远低于输‘出电压，可选用低耐压器件来提高变换器效率。最后搭建一台250W、48V／380V的实验样机验证理论分析的正确性。