一种Boost型/Cuk型DC-DC转换芯片设计

设计了一款Boost型/Cuk型DC-DC转换芯片。该芯片采用峰值电流模式PWM控制方法实现输出电压的恒定,单个2 A、40 V功率开关管集成在芯片上。设计采用全新的单输入反馈环路,使该芯片既可配置成Boost型电压转换器又可配置成Cuk型电压转换器,实现正电压输出和负电压输出。芯片采用ASMC 0.35μm 5 V/60 V BCD工艺研制,电源电压范围2.5～30 V,最高工作频率2.5 MHz,典型应用为输入电压5 V,输出12 V、550 m A和-12 V、350 m A。芯片工作频率可通过外部时钟同步。

峰值电流控制二次型Boost变换器

二次型Boost变换器因其具有宽输入电压范围特性而得到广泛关注。与传统Boost变换器相比,二次型Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性。本文提出将二次型Boost变换器输入电感电流和输出电容电压作为反馈信号的峰值电流控制策略,简化了控制环路设计。实验结果验证了峰值电流控制二次型Boost变换器具有瞬态特性好、输出电压纹波小等优点。

三相单开关零电流Cuk型功率因数校正器的研究

提出了一种新颖的三相 Cuk 型高功率因数校正电路。在电路拓扑中采用三相全桥整流桥和单管功率开关实现高功率因数和低谐波电流输入;同时在中间储能电容(过渡电容)上串联一电感以及在续流二极管上并联一小电容,使得电路工作在复合谐振状态,从而获得零电流开关。文章分析了电路的工作原理,仿真验证了理论分析结果,同时一个 2kW 的试验电路验证了结论的正确性。该电路具有输出电压调节范围宽、功率因数和效率高等特点,具有很好的实用化前景。

低输入电感电流纹波二次型Boost PFC变换器

针对Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电感电流纹波大、电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)问题严重的缺点,提出将二次型Boost变换器应用于PFC变换器,简称二次型Boost PFC变换器,并分析其电路工作模态。当输入电感工作于连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)时,根据储能电感的工作模式(CCM和断续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)),将CCM二次型Boost PFC变换器分为CCM-CCM二次型Boost PFC变换器和CCM-DCM二次型Boost PFC变换器。分析不同交流输入电压等级下CCMBoost PFC变换器和二次型Boost PFC变换器的输入电感电流纹波和占空比变化范围。结果表明,与CCM Boost PFC变换器相比,CCM二次型Boost PFC变换器减小了输入电感电流纹波和占空比变化范围。最后,通过仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

一种新型非谐振型软开关交错并联Boost电路

提出一种新型非谐振型交错并联Boost零电压转换(ZVT)电路。在传统交错并联Boost拓扑基础上添加了一组由一个电感、两个电容、一个开关管、四个二极管组成的辅助网络,令主开关管实现了零电压开通与关断,辅助开关管实现了零电流开通与部分零电压关断,降低了开关损耗,提升了电路变换效率。软开关可在宽工作范围内有效实现,电路工作在连续电流模式(CCM),控制方式简明易行,辅助网络的引入没有给主开关管带来额外电流应力。通过复用部分辅助元件,提高了辅助网络利用率,减少了体积与费用;降低了开关过程中的dv/dt、di/dt,抑制了开关噪声。详细分析了电路拓扑结构、工作原理,并对主要参数进行了优化选取,最后通过实验验证了理论分析的正确性。

高效率积分复位控制三相Boost型功率因数校正

提出了一种高效率三相Boost型功率因数校正电路,通过对一种三相Boost型功率因数校正电路进行改进,采用积分复位控制电路实现单位功率因数。积分复位控制高效率三相Boost型PFC具有如下特征:①常频控制,有利于滤波器的设计;②控制电路简单,控制思路清晰,不需要乘法器;③控制效果好,输入电流波形能很好地跟踪输入电压波形;④变换器的效率高。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。

二次型Boost变换器工作模式及输出电压纹波分析

根据二次型Boost变换器输入电感和储能电感的工作模式,划分了二次型Boost变换器的工作模式区域,并分析了不同能量传输模式时输出电压的纹波特性。根据储能电感电流谷值与输出电流的关系,分析了二次型Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式:完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM),得出了CISM与IISM的临界电感值和临界工作条件。当储能电感工作于连续导电模式(CCM)时,二次型Boost变换器既可以工作于CISM,也可以工作于IISM;当储能电感工作于不连续导电模式(DCM)时,二次型Boost变换器只能工作于IISM。对于给定输入电感、负载、电容和开关频率的二次型Boost变换器,当储能电感工作于CCM-CISM模式时,输出电压纹波最小,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与储能电感无关;而当储能电感工作于DCM-IISM模式时,输出电压纹波最大,输出电压纹波随着储能电感的减小而增大。最后,通过试验装置验证了理论分析的正确性。

差动Boost直流变换器型高频环节逆变器

提出并深入研究差动Boost直流变换器型高频环节逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则,并给出原理实验结果。这类逆变器是由2个相同的、输出反相低频正弦脉动直流电压的高频电气隔离双向功率流Boost直流变换器以差动电路构成。研究结果表明,这类逆变器具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、双向功率流、输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大等优点,拓宽和丰富了电力电子学高频环节逆变技术理论。

一种Boost型双向桥式直流变换器的软开关分析

传统双向桥式直流变换器可应用于能量双向传递供电系统中,但其输入输出电流断续。为此提出一种输入输出电流连续且可实现软开关的Boost型双向桥式变换器,该变换器具有结构对称、电气隔离和控制简单等优点,适用于输入输出电流脉动较小的应用场合。介绍该变换器的工作原理,且详细分析开关管电压和电流在开关过程中的变化情况,并据此推导出在考虑结电容影响时开关管实现零电压开关的条件。最后通过一台1 kW的原理样机对理论分析进行验证。

全桥Boost型多输入直流变换器

提出全桥Boost型多输入直流变换器电路拓扑及主从式功率分配和电压电流瞬时值反馈移相控制策略,并对该变换器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行深入地分析研究。全桥Boost型多输入直流变换器,是通过高频变压器磁通叠加法将多个全桥Boost型单输入直流变换器在输出端进行电流叠加;主从式功率分配策略,是指n?1路输入源功率固定和1路输入源补充负载所需的不足功率。理论分析和仿真结果表明,该变换器具有电路拓扑简洁、多路输入源可同时或分时供电、功率密度高、输出电压稳定等优点,为实现太阳能、风能、氢能等多种可再生能源联合供电奠定了关键技术基础。原理试验证实了所提出电路拓扑和控制策略的正确性与可行性。

并联型有源电力滤波器的重复学习Boost变换控制策略

将供电系统谐波电流的补偿应用戴维南定理等效为谐波电压源的补偿,由此提出了一种基于Boost变换技术的PWM逆变器重复学习控制策略。该控制策略一方面将逆变器视为PWM整流器,应用Boost控制方法,使系统谐波电流与等效谐波电压源形成近似单位功率因数;另一方面,采用内部模型控制将系统谐波电流直接转换形成常规PWM逆变器的控制电压,并且应用重复学习控制消除各种不确定性因素对控制品质的影响。仿真和实验结果证实该控制器适合于有源滤波器系统,并具有跟踪速度快,鲁棒性好、稳态误差小等特点。

适合于直接驱动型风力发电系统的交叉型Boost变流器

采用一个现有的小功率永磁同步机和风力机直接耦合构建了一个直驱型风力发电系统。系统升压部分采用了两单元交错式Boost变换器(IBC),两个Boost变换器采用频率相同、存在一定相移角度的驱动信号,通过变换器并联,各个单元可以共同承担输入电流,因此电力电子系统具有更高的可靠性和效率。另外,通过并联也可以提高整个系统的性能(如维护简单,容错性高,散热性好)。仿真和实验验证了上述结论的正确性。

三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法

分析三态Boost型DC/DC变换器的工作原理,基于三态Boost型DC/DC变换器的EL模型方程,根据无源控制理论,提出一种三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法。通过阻尼注入的形式,可加速输入电流与输出电压到达稳态值。仿真结果表明,三态Boost型DC/DC变换器的无源控制方法是可行的。

二次型CCM Boost变换器能量传输模式

为了分析二次型CCM Boost变换器输出电压纹波特性,研究其能量传输模式。根据电感电流谷值与负载输出电流的关系,分析二次型CCM Boost变换器在开关管关断期间的能量传输模式,即完全电感供能模式(CISM)和不完全电感供能模式(IISM)。分析在忽略输出电容等效串联电阻和存在输出电容等效串联电阻两种情况下,工作于CISM和IISM模式的二次型CCM Boost变换器的输出电压纹波特性,得出CISM与IISM模式的临界电感值和临界工作条件。分析结果表明,当二次型CCM Boost变换器工作于CISM模式,且忽略输出电容等效串联电阻时,输出电压纹波仅由开关管导通期间输出电容电压的下降幅度决定,与电感无关;而当存在输出电容等效串联电阻时,工作于CISM模式比IISM模式具有更小的输出电压纹波。实验结果验证了理论分析的正确性。

基于DQ变换三相三开关Boost型开关整流器的DC和AC分析

该文将三相三开关Boost型开关整流器分解成几个子电路,然后对各子电路进行DQ变换,得到相应的DQ模型,最后把各子电路的DQ模型连接起来,得到三相三开关Boost型开关整流器的DQ模型及其简化DQ模型。在此基础上,进行DC和AC分析,得到三相三开关Boost型开关整流器直流工作点和交流传递函数。经过分析,三相三开关Boost型整流器具有如下特征:① 输出电压可以从零变化到一个最大值;② 在稳态时,系统可等效为一个理想电流源;③ 输入侧的功率因数在一定的范围内可以控制。仿真结果验证了理论分析的正确性。

电流反馈型Buck-Boost变换器的非线性动力学研究

首先建立了电流反馈型buck-boost变换器的精确离散化模型,然后研究了变换器在不连续模式下的非线性动力学行为.通过研究发现:电流反馈型Buck-Boost变换器在不连续模式下,出现了特有的分岔和混沌现象.

积分复位控制三相六开关Boost型功率因数校正

提出一种积分复位控制的三相六开关Boost型功率因数校正电路 ,在讨论积分复位控制原理的基础上 ,根据三相六开关Boost型功率因数校正在a b c坐标下的等效模型 ,推导出实现单位功率因数所需的控制方程 ,并用简单的电路进行实现。积分复位控制三相功率因数校正电路具有结构简单可靠 ,控制思路清晰 ,控制效果好的特点。

新颖的三相Boost型光伏并网逆变器

提出一种新颖的三相Boost型光伏并网逆变器,并对其拓扑、双环改进型分区SPWM控制策略、低频模态、储能开关关断电压尖峰抑制、高频开关过程、光伏电池最大功率点跟踪(maximum power point tracking,MPPT)、关键电路参数设计准则等进行了深入的分析研究,获得了重要结论。其拓扑是由输入滤波电容、中心抽头储能电感、三相逆变桥、三相输出滤波器级联构成,且在储能电感中心抽头与输入源负端间接有储能开关;其控制策略是对三相电网电压进行60°分区,以确保每个开关周期均满足Boost型变换器的工作机理。设计并研制了3kW 96VDC/380V 50Hz 3φAC逆变器,实验结果表明,这类逆变器具有升压比大、功率密度高、变换效率高、储能电感和输出滤波器小、并网电流质量高等优良性能,在单级三相低压并网逆变场合具有重要应用前景。

具有快动态响应和低输出电压纹波的二次型BoostPFC变换器

为了提高功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器对负载变化的动态响应性能,同时消除输出电压二倍工频纹波,本文将二次型Boost变换器应用于PFC变换器中,并分析了其工作原理。根据主电路电感的工作模式,可以将二次型Boost PFC变换器的工作区域划分为四个区域:CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM,本论文重点研究了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波特性及其动态性能。研究结果表明,与传统DCM Boost PFC变换器相比,二次型DCM-DCM Boost PFC变换器可消除输出电压的二倍工频纹波,降低输入电感电流峰值,且提高了负载动态响应速度,极大地降低了输出电压超调量与跌落量。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。

一种基于输入/输出反馈线性化的Boost型DC/DC变换器非线性控制方案

针对Boost型DC/DC变换器以电容电压作为输出时存在非线性和不稳定的零动态,从而导致系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于输入/输出反馈线性化提出一种新的非线性控制方案。这一控制方案采用以非线性控制的电感电流作为内环、具有PI控制的电容电压作为外环的串级结构。该方案既可以很好地解决以电容电压作为输出进行直接控制时所存在的不稳定零动态问题,又克服了单纯采用电感电流作为输出间接控制电容电压时易受电源波动和负载变化影响的不足。对自制的样机进行实验研究,结果表明,与传统的PI控制方案相比,该方案可以明显改善Boost型DC/DC变换器的诸如输出电压调节范围、稳态静差、动态调整时间等动、静态性能。