ZVS全波型软开关降压转换器的性能分析及电磁噪声减低研究

软开关技术具有快速动态响应、高稳定性、易控制、低损耗等特点,广泛应用于开关电源设备中。然而,功率开关期间快速的电流、电压转换对软开关降压转换器的传导噪声仍然有很大影响。针对上述问题,提出一种新型ZVS(Zero Voltage Switching)全波型软开关降压转换器拓扑,分析了此转换器的稳定性,运用扩展频谱时钟技术,采用调制谐振上升沿时间方法,不仅降低了转换器输出纹波,而且有效降低了转换器的电磁干扰(ElectroMagnetic Interference,EMI)噪声,通过仿真试验验证了该转换器的性能,与硬开关相比,EMI减低了22 dB,输出纹波减小到4.7 mV。

控制型软开关变换器的实现策略

该文明确了控制型软开关的定义,总结和归纳出控制型软开关的 5 个特征。然后用现有的控制型软开关变换器检验了这 5 个特征理论。接着应用 5 个特征理论推导和构造出Buck、Boost、Buck-boost、Cuk、Zeta、Sepic、Flyback、Forward等一系列拓扑的控制型软开关的实现方法。一个 48V 输入,19V/5A 输出,开关频率为 200KHz 的同步 Buck 变换器样机进一步验证了控制型软开关 5 个特征理论的正确性,其满载效率达到了 96.1%

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％。

应用逆阻型IGBT的移相控制电流型全桥零电流开关DC/DC变换器

介绍了一种使用新型的逆阻型IGBT(RB-IGBT)的电流型移相控制的全桥ZCSDC/DC变换器。介绍了逆阻型IGBT结构和特点,和普通IGBT不同,此新型IGBT具有双向阻断能力,适用于电流型电路。在该文所提到的电路中,通过引入谐振元件和利用电路中原有的寄生参数如变压器漏感,同时加入开关管的开关重叠时间,可以使得IGBT获得零电流关断条件,消除由于IGBT关断时候拖尾电流造成的关断损耗。该文分析了变换器的工作原理以及零电流关断条件,最后通过一个4kW实验装置的实验结构验证了前面的分析。

有限双极性软开关PWM控制和IGBT驱动电路设计

PWM调制和IGBT驱动电路用于对IGBT逆变主电路的驱动信号的直接控制,调制方法和驱动电路直接决定着焊接质量。为了改善器件的运行环境,降低开关损耗,现选用电流脉宽调制芯片UC3846为核心,采用有限双极性软开关PWM控制技术实现脉冲调制,并设计了相应的IGBT驱动电路。实现了PWM信号的隔离、放大和保护,对IGBT的正常工作及其保护起着非常重要的作用,控制IGBT的开关工作过程。调节各种参数进行实验,结果表明设计思路的切实可行,驱动电路性能良好。

反激型开关电源的软缓冲技术

提出一种有别于RC缓冲电路的软缓冲电路新技术 ,它结合电流型PWM控制 ,利用反激型变换器中的耦合电感器与外加小容量电容器构成LC谐振电路 ,能以高性价比完成关断感性负载的暂态缓冲 ,并能消除二极管的反向恢复不良特性。对此电路进行的分析、计算机仿真与实验测试结果都表明该技术可行。

推挽型隔离DC-DC变换器软开关条件分析

电流型隔离DC-DC变换器具有电流脉动小的优点,有利于延长储能系统锂电池的使用寿命;同时,减小开关损耗是提高功率变换效率的关键技术之一。因此该文讨论利用电流型推挽隔离DC-DC变换器开关管的寄生电容进行谐振,满足开关管的软开关条件。首先分析变换器的增益特性和工作模态;其次基于变换器的等效电路模型,详细分析推挽型隔离DC-DC变换器的软开关瞬态过程,推导出变换器全部开关管软开关条件的参量表达式;最后通过仿真和实验结果验证了软开关条件的正确性。

一种大功率IGBT软开关驱动电路

针对单一阻值栅极驱动器的不足,分析了绝缘栅双极型晶体管(IGBT)的开关特性,阐述了IGBT驱动电路的关键点,设计了一种基于复杂可编程逻辑器件(CPLD)多等级控制的大功率IGBT软开关驱动电路。最后通过双脉冲实验,分别对比了软开关驱动和3.3Ω,10Ω单一阻值驱动在控制IGBT开通和关断时的特性参数,验证了软开关驱动在某些特性参数方面具有明显的优越性。

应用于储能系统的隔离型双向全桥直流变换器的软开关特性研究

在储能系统中,隔离型双向全桥直流变换器(DAB)因为其优异的特性而得到广泛的应用。首先分析了DAB在传统移相控制下的工作原理和软开关特性。针对DAB在轻载时将失去软开关的情况,引入了单边全桥脉冲宽度调制(Single H-Bridge PWM)的控制方法。重点分析了DAB在单边全桥脉冲宽度调制下的软开关特性以及调制占空比的选取原则。最后,在Saber仿真软件里搭建了DAB的电路模型,并且通过仿真得到在单边全桥脉冲宽度调制下,DAB的效率显著提高。

软开关隔离型升压DC-DC变换器设计与实现

为了满足升压型变换器低成本和大功率密度的需求,提出了一种软开关单极隔离型DC-DC变换器。该变换器电路包含一个无损耗缓冲器,通过漏电感固定住开关的电压峰值,从而实现开关的ZVS关断。在失谐状态下,使用Lr-Cr串联谐振电路来实现二极管的ZCS关断。由于磁化电流低,相较于传统的基于反激的变换器,变压器的容量更少。在输出功率250 W和开关频率100 k Hz的条件下进行了实际测试,提出的变换器的最大测量效率为97%。

四管Buck-Boost变换器的改进型三模式变频软开关控制策略

四管Buck-Boost变换器(FSBB)具有无源元件少、开关管电压应力低、输入输出电压同极性、控制自由度多等优势,非常适用于宽输入电压的预调节器。该文对传统三模式控制的中间模式进行优化,提出一种改进型三模式控制策略,降低了导通损耗,提升了变换器工作效率。为进一步提高功率密度、降低高频硬开关带来的开关损耗和电磁干扰,该文提出变频控制策略,能够在全电压范围内实现软开关。分析表明,改进型三模式控制可优化变频范围,与变频软开关控制具有很好的契合度。在实验室研制了一台输入80~160V,输出125V/300W的原理样机,验证了所提控制策略的正确性,并通过效率对比和损耗分析证明所提控制策略有利于FSBB实现高效率和高功率密度。

无源无损缓冲型软开关技术的研究

提出一种新型的无源无损缓冲型软开关技术 ,这是在变换器中的电感器上附加一个耦合绕组 ,以感应电势自举提高吸收暂态能的电容器电势 ,直接实现无环流下谐振馈能复位。对此应用电路进行的理论分析、计算机仿真与实验测试结果都表明该技术有优越性。

新型电流源型三相逆变器的软开关拓扑设计

针对硬开关损耗大的缺陷,提出一种新型的应用于电流源型三相逆变器的软开关拓扑及其控制方法。对电流源型三相逆变器进行了系统的研究,包括数学模型的建立与分析,电流空间矢量控制技术,电流双向流动拓扑与控制,新型的软开关拓扑及其控制方法。提出了一种新型的应用于电流源型三相逆变器中的软开关拓扑,明确了其控制逻辑,分析其各个模态的电压电流特征和工作波形图。最后使用Matlab仿真软件在电流空间矢量控制下进行总体仿真,验证了拓扑及其控制方法的可行性和有效性,实现了开关的软化,降低了开关应力,并提高了效率。

一种新型移相PWM软开关感应加热电源的研究

介绍了一种新型移相调功高频感应加热电源。逆变电路可以在大的调功范围实现软开关,且只需要一个吸收电容。通过实验对比IGBT模块的关断损耗,证实吸收电容能有效地提高电源的转换效率。转换效率达到了96.4％。

一种宽输入电压范围软开关电流型DC/DC转换器

针对太阳能光伏(PV)及燃料电池等领域电源需要较宽输入电压范围的需求,提出一种通用的具有较宽输入电压范围的软开关电流型DC/DC转换器。该转换器采用了固定频率混合调制设计,可以在所有工作条件下实现半导体器件的软开关工作,并采用电流馈电技术以便适用于低电压高电流的电源。相较于传统转换器,该转换器更为通用,能够实现零电压开关和零电流开关,并且能够在输入电压和负载变化出现较大变化时控制输出电压。实验结果显示,在20 V～60 V输入电压范围内且负载出现变化时,该转换器均表现出良好的性能。

串并联谐振软开关IGBT变频器研究

提出了串并联谐振软开关变换器新型拓扑结构 ,采用 80 98单片机及三相 SPWM波形生成芯片 SLE452 0 ,设计了串并联谐振软开关 IGBT变频器系统。详细讨论了谐振环节谐振频率及谐振元件参数的计算及选取方法 ;给出了谐振环节的控制方法及电路 ,分析了系统工作的可靠性。实验结果证明了该串并联谐振软开关 IGBT变频器原理的正确性。

有源箝位软开关变压器型Z源逆变器

针对逆变电路中出现开关损耗和电磁干扰(EMI)问题,依托变压器型Z源逆变器,通过加入有源箝位电路,提出一种有源箝位变压器型Z源逆变器,实现了电路所有有源器件的软开关功能,降低了开关损耗和EMI的影响。根据设计需要,对一个开关周期中具体的工作模式和升-降压功能进行了研究,借助稳态分析法分析电路各部分之间的电压关系,分析具体的ZVS工作过程,推导出各开关ZVS环境的辅助电路参数条件。实验室设计1 kW实验样机波形表明:有源箝位软开关变压器型Z源逆变器可以实现大范围升压功能、同时减少开关损耗并改善EMI影响。验证了理论分析的正确性,以及所提出电路的有效性和实用性。

新型ZVZCT软开关PWM变换器的研究

提出一种新型的ＺＶＺＣＴ软件开关ＰＷＭ变换器，主开关管电压电流为互相错开的梯形波（４个零，４个斜坡），辅助管为零电流通新，特别适用于以ＩＧＢＴ为开关器件的高压大功率场合。通过理论分析、参数选择，电路仿真和实验结果对该变换器加以说明。

移相式软开关逆变型直流高压发生器

介绍了一种新型的直流高压发生器，其主电路逆变桥使用功率ＩＧＢＴ器件，采用最新软开关变逆技术。整机以８０３１单片机为控制核心。

桥臂互感型双正激式软开关电路

提出了一种双单端正激式软开关电路。实验证明,该电路具有一定的推广应用价值。