电流模式控制移相全桥零电压软开关(ZVS)DC/DC功率变换器

本文介绍一种新型的高频DC/DC开关功率变换器,它采用电流模式移相PWM控制,在较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS),并给出了仿真主电路和主要波形。

全桥逆变电阻焊电源零电压的开通条件

软开关逆变电源是目前焊接电源研究的热点 ,移相式零电压逆变电路就是其中之一。本文通过对全桥移相式逆变电阻焊焊接电源工作状态及其各转换阶段的全面分析 ,得出了实现零电压开通的条件是焊接变压器有足够的储能和控制软件与电路参数的匹配 ,并对影响实现零电压导通的因素做了细致的分析。在此基础上对分析结果进行了试验验证 ,得出了与理论分析一致的结论。另一方面试验结果还揭示了采用移相式逆变电路工作方式 ,尽管由于某些原因使电路不能做到零电压开通 ,也会使IGBT所承受的电压应力大大降低 ,从而改善逆变电路的工作状态。

一种全功率范围零电压开通的电流型双向隔离DC-DC变换器

针对传统电流型双向变换器存在的低压侧开关高电压尖峰和硬开关现象,提出一种可在全功率范围内实现实际零电压开通(ZVS)的电流型双向隔离DC-DC变换器。该变换器的一次侧Boost半桥能有效抑制开关管的高电压尖峰;二次侧为两个有源半桥并联,通过调整二次侧桥内移相角可改变实现ZVS的反向电流的大小。该变换器通过采用混合移相+脉宽调制(PWM)控制,可使所有开关管在全功率范围内实现实际ZVS。首先,介绍变换器的工作原理;然后,详细分析变换器的功率传输特性和软开关特性;最后,搭建一台30~60V输入、400V/2.5A的实验样机,验证了所提变换器及其控制策略的优势。

零电压开关(ZVS)谐振变换器控制器TEA1610

TEA1610是飞利浦半导体公司采用DMOS工艺生产的高压单片IC,是专门为高压电源、监视器和TV电源设计的一种零电压开关(ZVS)谐振变换器控制器。TEA1610只需外加很少量的外部元件,即可组成高性能ZVC谐振变换器。

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%。

全桥零电压开通逆变电阻焊焊接电源研制

软开关逆变电源是各类焊接电源的主要研究方向,详细介绍了所研制的全桥式零电压开通逆变电阻焊机。该主电路以工业用控制计算机为控制核心,选用IGBT为功率开关元件,以改进后的EXB841驱动电路进行驱动。研究结果表明,该系统工作稳定可靠,具有良好的过流保护功能,通过优化电路参数和适当地设置软件参数,可以在不需增加任何附加电感的情况下,实现了IGBT功率开关元件的零电压通断。

基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。

一种零电压保持开通的开关磁阻电机再生制动控制策略

为了减小开关磁阻电机(switched reluctance motor,SRM)再生制动运行时能量回馈对母线电压的冲击,对SRM再生制动过程进行分析,研究了再生制动能量对母线电压造成的影响,提出一种零电压保持开通的三步制动控制策略。以一台三相开关磁阻电机为应用对象,阐述了所提方法的工作原理和实施办法。研究结果表明该方法既可以产生必要的制动转矩,又能降低再生制动过程中的能量回馈对母线电压所造成的冲击,提高制动过程的可靠性和安全性。仿真与实验验证了该方法的有效性和实用性。

不对称半桥变换器零电压开通条件的分析

分析了一种半桥不对称PWM控制DC/DC变换器的工作原理,以及为实现功率管零电压开通(ZVS),其主电路参数必须满足的条件,得到了开关管ZVS时间与谐振电感、占空比、负载以及输入输出电压的关系,得出了谐振电感的设计准则,并对相关计算公式进行了简化以适用于工程计算。根据理论分析结果设计了270V输入,48V输出1.5kW变换器。该变换器的实验结果论证了理论分析的正确性,样机效率达到了93%。

基于扩展移相控制的高频DAB变换器ZVS控制方法

双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)在需要高效能量双向流动的工作场景有广泛的应用。在高开关频率工作时,变换器开关器件结电容充放电时间无法忽略,导致扩展移相控制下DAB零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)范围断续。通过分析扩展移相控制下双有源桥DC-DC变换器工作模态,建立高开关频率工况下DAB变换器数学模型,提出一种利用磁化电流扩宽ZVS范围的方法。在此基础上,结合电感电流应力优化算法,提出一种适用于高频工况应用的电流应力优化下的软开关控制策略。采用该控制策略,可以有效减小导通损耗,消除开关损耗,显著提升高开关频率下的变换器效率。搭建400 kHz实验样机,验证控制策略有效性。

新型零电压零电流谐振极型软开关逆变器

提出一种新型的零电压零电流谐振极型软开关逆变器,可以在主功率器件开通和关断时,同时实现零电压和零电流,因此对于内部电容不能忽略的器件,可减小容性开通损耗,当绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)作为主功率器件时,也可减小拖尾电流引起的损耗。主功率器件真正做到了无损耗换相。此外,续流二极管的反向恢复损耗被降低到最小,辅助开关也实现了零电流开关。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个1kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。

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。

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。

一种零电压转换H6结构非隔离光伏并网逆变器

非隔离型单相光伏并网逆变器的漏电流和效率是两个关键指标。非隔离型并网逆变器相比隔离型结构有效率优势,但到目前为止,非隔离型并网逆变器的高频开关仍然工作在硬开关状态。提出一种零电压转换H6结构非隔离光伏并网逆变器,通过引入两组谐振支路可实现高频主开关的零电压开通和零电压关断,高频辅助开关管的零电流开通,及续流二极管的零电压开通和零电压关断。论文详细分析新型逆变器的工作模态、软开关条件、占空比约束条件和谐振参数设计方法,并通过一台100kHz、1kW样机验证新型逆变器的可行性。

T型三电平双有源桥变换器ZVS优化策略

当输入输出电压不匹配时,为了使双有源桥变换器(dual-active-bridge,DAB)在全功率范围内运行都能实现零电压开通(zero voltage switching,ZVS),以T型三电平双有源桥(T-type three-level DAB,T3L-DAB)变换器为研究对象,与传统两电平DAB相比,该变换器引入了中间电平,增加了控制自由度。结合移相控制,提出了功率分段式ZVS(power segmented ZVS,PSZVS)优化方法,能够灵活控制电感电流的方向,实现了开关管在全功率范围内的ZVS。最后,在StarSim硬件在环实验平台和实物实验平台上进行了验证,实验结果表明,PSZVS优化方法在实现全功率范围内开关管ZVS的同时,兼顾了对电流应力和回流功率的优化。在低功率运行时,PSZVS优化下系统效率可达94.1%,而传统移相控制系统效率仅为82.5%。因此,所提PSZVS优化方法在提升系统效率方面是有效可行的。

2种ZVS方式AHB直流变换器比较

不对称半桥(AHB)直流变换器原边开关管实现零电压开关(ZVS)的方式有2种:负载电流ZVS方式和激磁电流ZVS方式。对2种不同ZVS方式AHB变换器的电路工作原理、控制策略、关键参数设计依据进行了深入的比较研究,并研制了2台原理样机,给出了实验波形及测试结果。研究及实验结果表明:负载电流ZVS方式AHB变换器利用负载折射电流实现开关管的ZVS,负载较小时,开关管ZVS难以实现,其采用增大变压器漏感或外串电感的方法来扩大ZVS负载范围,适用于较大功率应用场合;而激磁电流ZVS方式AHB变换器利用变压器激磁电流,可在空载至满载范围内实现开关管ZVS。相对于负载电流ZVS方式,其效率略低,适用于小功率应用场合。

全桥ZVS PWM电容器充电变换器

为对广泛应用的电容充电大功率全桥零电压软开关高压变换器进行理论分析,从零电压(相当输出短路)到最大电压用变换器对电容器进行了充放电试验。变换器电路中充分利用器件的寄生参数,通过在高压变压器的原线圈串联电感,实现主开关管输出高压整流二极管的零电流软切换,变换器通过脉宽调制和电流控制调节输出电压并具有过压和过流保护功能。给出变换器的静态分析,同时给出了基于UCC3895 PWM控制器的直流—直流变换器样机的详细设计和1 kJ/s充电速度的实验结果表明变换器的理论分析正确,方法可行。

半桥LLC变换器谐振参数及ZVS失效分析

采用基波近似原理推导出LLC谐振变换器等效模型,深入分析半桥LLC工作状态。根据等效模型,重点研究了主要谐振参数对变换器直流增益的影响。通过仿真分析变换器零电压开通(ZVS)失效与负载和频率的关系,并对变换器各参数进行优化和限定最大输出功率,避免了ZVS失效。最后设计出150 W/48 V的变换器,仿真及实验均达到预期效果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。

一种用于SS谐振无线电能传输系统变频移相控制下实现恒压和ZVS的参数设计方法

无线电能传输是一种方便灵活的电能传输方式。以串联-串联SS(series-series)谐振无线电能传输系统为研究对象,通过变频移相控制实现了后级的恒压输出与前级逆变器的零电压开通。首先基于无线电能传输系统的交流等效电路对系统特性进行分析,提出一种在采用变频移相控制下能够同时实现恒压与零电压开通的频率区间存在性判断方法。基于此判断方法,根据相角裕量与系统安全要求对谐振网络参数进行限定,保证了系统在当前设计参数下能够在相应工作指标下正常运行。最后搭建了一套250 W无线电能传输装置,对系统分析的正确性与参数设计的合理性进行验证。

ZVS高效率AHB直流变换器的研究

分析研究了一种不对称半桥(AHB)直流变换器的电路工作原理。利用负载折射电流实现开关管零电压开关(ZVS),同时采用同步整流控制技术,可以有效提高变换器的效率;研制了200W原理样机,试验结果表明:该变换器具有体积小、高效率、高功率密度等优点。