基于广义状态空间建模的串联谐振DC/DC变换器主动软开关控制策略

基于广义状态空间平均法,利用脉冲频率调制-脉冲宽度调制(pulse frequency modulation-pulse width modulation,PFM+PWM)调制提供的双自由度提出一种可以同时调节输出电压以及实现开关器件主动软开关的控制策略,可以根据器件主体损耗情况“主动”切换软开关模式,兼顾整体效率提升与负载调节范围的扩展。分析全桥型串联谐振直流变换器工作频率高于谐振频率时的3种运行模式,并通过谐振腔参数设计避免特殊断续电流模式的发生;通过广义状态空间平均法建立包含调制环节在内的系统基波截断小信号模型,其数值扫频结果与物理模型展现出极高的精确度,并能精确反映拍频极点;定义反映多输入多输出系统能控程度的灵敏度矩阵,依据此设计实现输出电压调节及主动软开关的双链路线性控制策略。MATLAB/Simulink仿真及样机实验验证表明,所提控制相比传统脉冲频率调制具备更高的整体效率以及更宽的负载调节范围。

耦合电感集成型谐振变换器及其自适应频率控制

该文提出一种宽电压范围的耦合电感集成型串联谐振变换器(CISRC),其电压增益与负载不相关,并且仅含有一个磁性元件与两个开关管。与传统的两级级联结构变换器相比,磁性元件和开关管数量有效减少。在所提出的调制策略下,一次侧开关可以实现零电压开通,二次侧二极管可以实现零电流关断。此外,该文还提出一种无电流传感器的自适应频率控制,通过观测器观测励磁电流平均值,能够在不同功率下自适应调节开关频率,优化电流纹波。该文详细介绍变换器的工作特性与控制方法,并且搭建一台200 W的实验样机,实验结果证明了所提方案的可行性与有效性。

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR)DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明:与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。

适用于非接触电能传输系统的新型AC/DC/AC变换器

提出了基于串联谐振、适用于非接触电能传输系统的新型AC/DC/AC高频变换器,避免了由于传统AC/DC/AC高频变换器中存在直流滤波和调压环节所带来的缺陷,降低了二次回路输出正弦电压的控制难度。介绍了该变换器的电路拓扑结构和工作原理,分析了系统的控制模式,对不同工作模态进行了建模分析,并用仿真和实验结果证明了分析的正确性。

一种隔离式双向全桥DC/DC变换器的控制策略

针对传统的LC串联谐振式双向DC/DC变换器,在负载加重时开关管的开关损耗增加,带来系统效率的下降的问题,以一种LC串联谐振式带变压器隔离的双向全桥DC/DC变换器为研究对象,建立该变流器的近似等效电路模型。通过对变换器的工作原理和控制特点进行分析,提出一种在宽范围负载变化下,DC/DC变换器逆变侧和整流侧的开关器件均能实现软开关的控制策略,并提高了系统的效率。仿真和实验结果都验证了文中所提出方法的正确性和可行性。

串并联谐振DC-AC变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节变换器存在的谐振峰值电压过高，谐振峰值电流过大的缺点，提出了串并联谐振直流环节变换器拓朴概念。新型软开关变换器的主要优点为：谐振峰值电压可以控制在输入直流电源电压Ｕｓ，谐振频率高，谐振电路开关元件少，控制简单，且各种ＰＷＭ 调制策略均可适用。文中分析了该变换器的工作原理，建立了系统的数学模型，进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究。

隔离式双向全桥DC-DC变换器的功率控制特性比较与分析

针对非谐振和谐振式带隔离的双向全桥DC-DC变换器的不同特点,推导了这两种DC-DC变换器功率传输的统一表达式,该功率表达式可以统一描述这两种不同拓扑的功率传输特性。针对隔离式双向全桥DC-DC变换器的开关器件在高频工况下的强迫开通/关断方式,带来较大的开关损耗,造成变换器效率下降的问题,本文以一种带隔离的LC谐振式DC-DC变换器为研究对象,提出了一种移相控制的DC-DC变换器控制策略,在该策略下,DC-DC变换器的功率器件能够实现零电压开通,并且通过谐振减小了功率器件的关断损耗,从而提高了系统的效率。仿真和实验结果验证了文中所提出控制策略的有效性。

电除尘高压电源LCC变换器电流断续模式分析

为了克服串联谐振、并联谐振及LCC串并联谐振连续模式应用于高压大功率静电除尘电源方面的不足,采用LCC串并联电流断续模式进行设计。基于断续电流模式下的电路模型,采用时域状态法对串并联谐振变换器工作方式进行分析和数学描述,推导得出了变换器特性解析表达式,探讨了串并联电容比值对变换器输出电压的影响,深入研究了电流断续电流模式下变换器的电压增益以及效率特性。结果表明:电流断续工作模式实现了开关管的全时零电流开通及零电流/零电压关断;增加串并联电容的比值m,可以增大输出电压,但会降低效率;在一定的范围内增大开关频率可增大电压基准增益进而提高效率。仿真及样机实验表明:所做理论分析正确,将采用电流断续工作模式的LCC变换器在应用于电除尘高压大功率电源可行。

一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器

提出一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器。不同于传统有源钳位技术,该变换器中的单个有源钳位电路为两个变压器去磁,以简化电路结构,并提供谐振回路实现能量反向传递。同时,输入串联输出并联结构可分担输入电压,减轻单个器件电压应力。采用交错并联PWM的控制策略,以减小输入电流纹波。该变换器开关频率固定,可避免传统调频方式中存在的磁性元件、同步整流驱动设计困难等问题,且具有一定的输出电压调节能力。此外,利用谐振原理,该变换器可实现开关管的零电压开通以及二极管的零电流开关,提升变换效率。详细分析开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器的工作原理以及稳态特性,最后搭建了一台43~53V输入、24V/1.8A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究

提出了一种新型LLC串联谐振变换器。它可使原边所有的开关管零电压导通、副边的整流管零电流关断,因而可实现极高的转换效率。由于电路利用了变压器的励磁电感,可使变换器在宽输入范围内实现软开关。此外,利用漏感参与谐振,可有效降低副边整流管的电压应力,提高EMI性能。在分析LLC串联谐振变换器工作原理的基础上,设计了实验样机。实验结果证明,变换器转换效率可达到92.1%。

串联负载谐振变换器的参数设计

串联负载谐振变换器(Series load resonant converter,SLRC)是利用电感与电容产生谐振为开关器件提供零状态切换,它可以降低开关损耗、电磁干扰等,解决困扰开关变换器向高频化发展的问题。在其电路中,谐振电感和电容的参数对于变换器能否实现软开关起到了关键的作用。针对此关键参数设计问题,提出了对应的设计原则。为了验证所提出的谐振电路参数设计方案的正确性,搭建了仿真模型。仿真结果证明了方案的正确性和可行性,该设计思想对于串联谐振变换器的工程设计具有一定的指导意义。

一种高频LCCL四谐振参数变换器

为了增大工作频率,减小输出纹波,提出了一种四谐振参数(LCCL)谐振变换器。该变换器是在LCC谐振变换器的基础上增加了1个附加电感。分析了电流断续模式下LCCL谐振变换器的工作模态,并建立了数学模型。分别试制了基于LCC和基于LCCL的样机,并进行了对比测试。仿真与实验表明,与LCC谐振变换器相比,LCCL谐振变换器在提高工作频率的同时,不会增大电流应力与损耗,具有输出纹波小,输出电压调节范围大的优点。

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。

通信高频开关电源功率变换技术探讨

基于通信系统对电源DC-DC变换器的特殊要求,通过分析全桥式变换电路硬开关方式与软开关方式的工作原理和特点,对比几种谐振变换技术,提出移相控制的全桥串并联谐振变换器的设计思路并分析其优越性。

一种新颖高效的DC/DC变换器软开关特性研究

针对移相全桥变换器可能存在的偏磁问题以及在高升压比应用中开关管电流应力大、软开关特性差及占空比丢失等问题,提出了一种将Boost电路、移相全桥和谐振电路相结合的拓扑结构;对该电路结构的工作原理做了简要介绍,给出了电路工作的关键波形图;利用基波分量法对简化之后的电路进行了分析,依据电路的工作状态及数学模型对电路实现软开关的条件做了详细研究,给出了确保这种新颖高效DC/DC变换器实现软开关的电路关键参数设计方法;最后,对电路存在的一些问题做了评价,并提出了解决方案;开发了一台1 000 W的样机。试验结果表明,这种新颖的DC/DC变换器具有良好的性能,并验证了分析与计算的正确性。

激光电源充电技术

介绍了几种常见的激光充电电源方案,分析了其电路的工作原理、优缺点及应用场合,并着重分析了一种串联谐振全桥变换充电电源。该充电电源应用软开关技术,具有高效率、高充电精度等特点,非常适用于高压大功率激光电源中。

500W串联谐振全桥DC/DC变换器的研制

LLC串联谐振DC/DC变换器是直流变换器研究领域的热点。文中研制了一台500 W LLC串联谐振DC/DC电源,详细分析了其工作原理,并给出了其主电路和控制保护电路等关键电路的设计方法。该电源具有ZVS实现范围宽、高效、功率密度高等优点。实验结果证明了该电源的优越性和实用性,能满足现代直流电源应用的需求。

双向功率传输串联谐振DC／DC变换器研究

详细研究了一种双向功率传输串联谐振DC／DC变换器。对其工作过程进行详尽分析，并搭建了串联谐振双向DC／DC变换器的实验平台。最后，在该平台上进行了能量正向传递与反向传递的实验，并且验证了开关管软开关的工作特性，实验结果证明了控制方式的正确性和可行性。

基于FHA的串联谐振变换器的研究

本文采用基波分析法(FHA)对串联谐振变换器进行建模,分析了串联谐振变换器三个不同的工作模式,研究其开关频率的变化对谐振电流、谐振电压和输出电压等的影响,并推导出谐振电路的参数设计方法。根据设计参数,使用Simulink软件仿真验证了不同开关频率下的研究结果。

基于NCP1396控制的LLC半桥串联谐振变换器的设计

通过介绍谐振控制器NCP1396的基本原理及内部组成,对LLC半桥串联谐振变换器的工作原理及数学模型进行分析,详细论述了NCP1396在LLC半桥串联谐振变换器中的典型应用,并给出了相关实验波形。