非隔离型高增益DC/DC变换器综述

在光伏发电、燃料电池发电等新能源发电系统中通常采用高增益DC-DC变换器拓扑电路结构,近年来国内外专家学者从不同角度分别提出了不同的拓扑电路及其控制策略。对非隔离型拓扑电路研究现状,从变换器基本的构成原理出发,将非隔离型高增益变换器分成了二端口级联型、三电平型、带开关电容型、三端口交错并联型与耦合电感型五大类型,并分别从拓扑架构与变换器电压增益及开关应力等性能方面进行了详细的对比介绍,对五类非隔离型变换器进行了全面的综述,对比了各自的优缺点,对新能源发电系统中的拓扑电路结构将起到一定的指导作用。

非隔离三电平变换器中分压电容均压的一种方法

在非隔离三电平变换器中,分压电容必须是均压的,以保证开关管电压应力相等。在实际应用中,由于控制电路和/或驱动电路有差异,开关管的导通时间不完全相等,使得分压电容不均压,这样开关管电压应力不相等。为了解决这个问题,该文提出一种均压方法,它通过调整开关管的导通时间,确保分压电容均压,论文最后给出实验结果,以验证本方法的有效性。

基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元分析与应用

文章以高压、大功率的载人航天器电源控制系统放电调节单元为应用背景,分析了非隔离型Weinberg变换器的拓扑特点、工作模态及小信号模型,对采用稳压环和限流环并联控制的环路进行建模、稳定性分析及验证测试。结果表明,基于非隔离型Weinberg变换器的放电调节单元具有良好的电能转换特性,能满足载人航天器电源新型应用的要求。

高效高功率密度非隔离升压变换器

针对非隔离DC/DC升压变换器,可通过采用合适的功率拓扑结构,并引入新的滤波方式来有效地提高其功率密度。对Weinberg、填谷式移相全桥以及Super Boost等三种高效升压拓扑进行了同等功率变换情况下的仿真分析,结果表明带纹波抵消支路的耦合电感Super boost拓扑输入输出电流均连续,且具有最高的功率密度。

基于非隔离型Weinberg变换器多模块并联系统的建模与控制环路设计

针对卫星电源对于均流精度及电路可靠性要求高的特点,本文提出了改进型峰值电流控制策略,即在传统峰值电流控制的基础上增加了平均电流控制,以提高均流精度和电路可靠性.本文以非隔离型Weinberg变换器的三模块并联系统为例,根据参数指标的要求,进行系统小信号建模及控制环路设计.最后制作1 200 W实验样机,验证控制环路设计的合理性及改进型峰值电流控制方案的优越性.该控制策略适用于对均流精度及集成度要求很高的系统级场合.

适用于直流微网系统的新型双向三端口变换器及其控制策略

在传统分布式新能源并网接口中增加储能装置作为第三端口,可有效改善因分布式新能源强不确定性和随机性等特征引发的输出功率波动问题。为此提出并研究了一种适用于高升降压比直流微网系统的新型非隔离双向三端口变换器及其控制方法。通过集成双有源半桥变换器和非隔离双向Buck/Boost变换器,实现了三个端口中任意两个端口之间功率的双向传输。详细分析了所提新型变换器的工作原理、变换器输出特性以及控制策略,通过移相+脉宽调制控制方法,实现了宽范围的电压调节和各端口间功率的平滑切换。搭建了一台1 kW的试验样机,验证了所提出的新型三端口变换器及其控制方法的可行性和有效性。研究结果对于提高分布式新能源接入稳定性具有理论指导与工程实践借鉴意义。

非隔离型Boost变换器拓扑结构综述

非隔离型Boost变换器常用于不需要电气隔离的直流升压场合,随着应用领域的拓宽,对变换器性能要求越来越高,国内外研究学者提出了多种提高Boost变换器性能的拓扑结构。现分析了现有文献中普遍采用的多种不同升压技术的Boost变换器拓扑结构,包括级联结构、交错并联结构等,系统分析了各种拓扑结构的工作原理,对电压增益和开关器件电压应力进行对比,总结了各种拓扑结构的优缺点,指出了新型Boost变换器采用拓扑复合型结构的发展趋势,为研究和使用非隔离型Boost变换器提供一定的参考。

一种新型1+D变换器的非线性及其控制技术

针对部分便携式设备中升压变换器输出电压谐波不理想的情况,提出了一种新型的1+D非隔离式变换器,并对该拓扑结构非线性行为了进行分析研究。为控制其混沌行为采用了基于时间连续延迟反馈方法的混沌控制技术,通过搭建Simplorer仿真模型获得仿真结果,验证了在该变换器闭环系统中采用延迟反馈控制策略可有效抑制其混沌现象,同时使负载瞬态响应得到改善。

小型光伏发电系统中的高增益DC-DC变换器综述

光伏阵列电池输出电压等级较低,一般需要通过高增益、高效率DC-DC变换器升压后,才能满足现有用电设备的供电要求。到目前为止,已经出现了多种DC-DC变换器升压方案。文中按照非隔离变换器、隔离变换器顺序,先后分析了11种DC-DC升压变换器电路,并简要比较它们各自的优缺点和使用范围。

改进单周期控制策略的双向大变比DC-DC开关变换器

大变压比的双向DC-DC变换器广泛地应用于电池的充放电系统、电动汽车、不间断电源、启动/发电系统、光伏发电系统和航空电源系统等场合,其重要性能指标是效率、质量和成本。但是传统非隔离型双向DC-DC变换器在高频下难以取得较大变压比,同时会导致较大的电压电流应力和较大的损耗。为实现非隔离型双向DC-DC变换器的大变比应用,将耦合电感引入非隔离双向DC-DC变换器,实现输入输出电压大变比和效率提升;针对新型双向大变比直流变换器升降压Buck/Boost电路,提出一种改进单周期控制模型,该模型基于所提电路不同工作模式下的有效占空比并结合输出反馈补偿控制,实现有效控制和提高负载的动态响应能力。分析具有耦合电感双向DC-DC开关变换器的工作原理和控制特性,并通过计算机仿真和样机实验验证了所提电路和控制策略具有更高的转换效率、更强的鲁棒性和优良的抗扰动能力。

基于图论的S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法

随着各种工业民用电源需求的不断增加和供电的多样化,对DC-DC变换器拓扑的需求愈加丰富,DC-DC变换器拓扑已成为一个重要的研究方向。文中基于图论,提出一种S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法,其中S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)表示拓扑结构中开关管、二极管、电感和电容的数量分别为1、1、2、1。所提出的搜索算法由非同构图的构建、环路搜索、环路电气特性筛选3部分组成,可搜索出S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型所有可正常工作的DC-DC变换器拓扑。这种拓扑搜索方法既不受限于特定开关网络单元,又能克服现有拓扑构造过程中存在的随机性和不确定性,从而可以显著节约新拓扑研究的时间成本。最后,利用提出的搜索算法得到包括Cuk、Sepic等经典拓扑在内的32种拓扑,其中包括9种首次提出的新拓扑和5种首次发现的开关网络单元,从而验证了基于图论的S^(1)D^(1)L^(2)C^(1)型DC-DC变换器可编程拓扑搜索算法的正确性和有效性。

直流微网中双向高变比DC/DC变换器阻抗特性分析

随着直流微网、分布式发电、电动汽车等技术的发展,具有宽电压变比范围的双向DC/DC变换器成为研究的热点,而系统中各模块的双方向下的阻抗特性会直接影响直流微网系统的稳定性。对于带耦合电感的非隔离型双向DC/DC变换器,简述了其工作原理。考虑电感和电容的等效串联电阻,利用状态空间平均法分别建立了两个能量流动方向下的开环阻抗模型,根据闭环控制原理进一步建立了闭环阻抗模型。分析了输入电压、输出电流和寄生参数对阻抗模型的影响,为直流微网系统稳定性的研究提供依据。

一种基于负载电压换流的新型ZCS-PFM变换器

为实现一种结构简单,高效、高频、低电压应力,控制简单的软开关升压变换器,提出一种零电流软开关脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)变换器,并以其在boost变换器的应用为例分析了其工作原理、软开关实现条件以及该电路的设计方法.仿真和实验结果表明:该变换器在较宽的输出电压、输入电压、负载及控制频率变化范围内,能够实现稳定的零电流开关.该软开关设计思想可以推广到其他基本DC-DC变换器中.

单开关高增益低电压应力直流变换器

光伏发电系统的输出电压较低,难以满足并网逆变器对输入电压等级的要求。鉴于此,本文提出一种适用于光伏系统的单开关高增益低电压应力直流变换器。该变换器的主要特点有:(1)其电压增益是传统Boost变换器的两倍;(2)所用功率半导体器件的电压应力是传统Boost变换器的一半,有利于选择低电压应力和低导通电阻的功率器件;(3)电容通过并联充电、串联放电,输入与输出端之间电位差变化较小。对变换器的工作原理、特性及工作模态进行详细分析,与其他同类型变换器的性能进行对比,最后通过实验样机验证了所提变换器的可行性和有效性。

高电压增益混合型DC-DC变换器研究

随着分布式发电的出现,对高增益DC-DC变换器的要求越来越高。为了获得更高的电压增益,提出一种光伏发电用混合型高电压增益非隔离单开关DC-DC变换器。该变换器将传统的Boost和Cuk变换器并联,详细讨论了其拓扑结构、工作原理以及电路参数设计,实现了基于Matlab/Simulink的仿真研究和基于单片机的150 W实验样机。仿真研究和实验结果与理论分析吻合较好,验证了理论分析的正确性以及混合型DC-DC变换器拓扑结构的有效性。所提混合型拓扑使用元件数较少的单一功率开关,并能提供比非隔离式传统变换器更高的电压增益。该拓扑在单功率开关作用下可提供连续电流的工作模式,而且降低了功率开关和二极管的电压应力。

一种高效率蓄电池放电调节器的优化设计与损耗分析

非隔离型Weinberg变换器(NIWC)作为太阳电池阵-蓄电池联合供电系统中的蓄电池放电调节器(BDR),具有效率高、输入输出电流连续和易于并联使用等优点,因而适用于卫星上的功率调节装置(Power Conditioning Unit,PCU)。本文介绍了考虑杂散参数时该拓扑的稳态和瞬态工作原理。根据参数指标的要求,提出了一套关于主电路参数设计以及损耗分析的方法,并分析了影响效率的主要因素。最后制作600W实验样机,验证电路功能并进行热分析,证明NIWC的优势以及主电路参数优化设计与损耗分析的正确性。

电动汽车充电站直流接入技术研究综述

针对电动汽车及电动汽车充电站以直流方式接入电网的接口电路、控制方法等问题,对电动汽车接入直流电网的难点技术进行了研究。结合直流配电网技术的发展以及目前国内外已有的研究成果,提出了电动汽车充电站接入直流配电网的合理方式。同时,详细分析了以双向DC/DC变流器为主的接口换流装置的种类与功能,并以是否带电气隔离为切入点,将双向DC/DC变换器分为两类,并从拓扑结构、效率、控制难易等方面深入比较其利弊,最后针对三种典型的双向DC/DC变换器进行了比较与效率分析。研究结果表明,双向三电平变换器以其高效、拓扑结构简单、可靠等诸多优点最适于应用于接口技术中。

新一代GaN基DC/DC Buck电源模块测试与分析

文中对宜普电源转换公司（EPC）Buck转换器EPC9107进行参数测试与分析。测试结果表明,当EPC9107电源模块工作于开关频率1000 kHz、宽幅输入电压12-28 V时,输出电压恒定3.3 V,输出电流约为0-16 A,效率最高约为96.1%,功率密度约为14 W·cm^-3,转换时间小于4 ns,具有良好的抗干扰度和瞬态响应,纹波小于20 mV。该模块的整体性能均优于当前硅基DC/DC电源模块。

基于超级电容的地铁列车再生制动能量利用分析

由于城市地铁列车运行的特殊性,需要频繁起停,进而容易造成电能的损耗。为了有效地回收列车制动能量,降低列车起停的电能损耗,通过构建超级电容储能系统,高效地处理列车制动能量。在非隔离双向DC/DC变换器的系统运行下,可以将列车制动的能量进行合理的转化储存,当列车加速驱动时,可以释放出储存的能力,提高了能量的利用效率。该文基于超级电容的地铁列车再生制动能量利用设想,在仿真模拟实验下论证该技术方案的可行性与安全性。

基于极性转换的航空交直流共地整流电源

在航空交直流共地混合供电系统中,对飞机交流发电机产生的三相交流电进行整流可得到高压直流电。针对目前航空领域中常用的多脉冲变压整流器(TRU)和高频隔离整流器存在功率密度较低和可靠性较差等问题,提出了一种非隔离型整流器方案,该方案由非隔离的自耦多脉冲整流器和非隔离型双极-单极直流变换器构成。分析了新型整流方案的结构特点,提出了一种非隔离型双极-单极转换软开关直流变换器拓扑及协同控制策略。通过仿真和实验验证了该变换器可实现高功率因数整流,且具有良好的输出特性。相比于现有的航空大功率整流器,该变换器具有更高的工作可靠性和功率密度。