高频链AC-DC矩阵变换器的变控制频率软开关调制策略

针对高频链AC-DC矩阵变换器的高效率要求,提出了一种变控制频率软开关调制策略。该调制策略在基于零矢量嵌入的分段同步控制策略基础上,以单控制周期平均功率不变为原则,通过改变控制周期长度,并调整一个控制周期内的电压矢量排布,优化脉冲宽度,使变换器在换流时全部开关器件的零电压开通成为可能。通过仿真分析和实验证明,采用本文提出的变控制频率调制策略,变换器在整流和逆变模式下,均可实现网侧电流三相平衡正弦,功率因数达到0.981,输出电压纹波小,最高效率达到96.9%,实现了高性能、高效率运行。

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题,提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先,详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后,具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上,将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后,搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络,具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势,有利于延长燃料电池使用寿命。同时,通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位,降低了功率元件的电压应力。因此,所提变换器适用于燃料电池并网系统。

一种高效率半桥LLC型的AC/DC变换器设计

AC/DC开关电源是电力系统的主要动力来源,其发展趋势是:容量大、功率密度大、效率高、功率因数低、谐波含量低。但现有的数字电源仍存在着一些普遍问题:抗干扰能力差、结构功能简单、无法满足电厂和变电站等相关场所使用需求。设计了一种基于芯片控制的半桥开关电源,对其主电路进行了理论分析,并对EMI整流滤波电路、PFC功率因数校正电路、LLC半桥电路等电路进行了详细的设计。实验测试结果表明,该设计合理,具有大容量、高效率、高功率因数、低纹波等特点,能够充分满足目前的市场需求。

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。

一种CLLLC谐振型双向DC/DC变换器效率优化技术研究

为提升CLLLC谐振型双向DC-DC变换器的工作效率,文中提出一种基于间歇控制技术的变频恒压控制方法。首先,建立变换器基波等效模型得到变换器的电压增益和传输效率特性,通过对原边逆变器的变频控制来改变电压增益,实现输出的恒压控制;然后,针对变换器在轻载时效率较低的情况,提出一种效率优化控制方法,在改变原边逆变器工作频率的同时改变间歇控制占空比,使副边整流器的输入等效负载维持在最优负载处,实现变换器的高效恒压输出;最后,搭建一台30 W的实验样机验证所提方法的可行性和有效性。实验结果表明,变换器轻载时,采用间歇控制变频恒压方法的工作效率比采用变频恒压控制方法提高约6%,在整个负载范围内效率可达87%以上。

Energy Factor and Mathematical Modeling for Power DC/DC Converters

Mathematical modelling for power DC/DC converters is a historical problem accompanying DC/DC conversion technology since 1940’s. The traditional mathematical modelling is not available for complex structure converters since the differential equation order increases very high. We have to search other way to establish mathematical modelling for power DC/DC converters.We have theoretically defined a new concept-Energy Factor （EF） in this paper and researched the relations between EF and the mathematical modelling for power DC/DC converters. EF is a new concept in power DC/DC conversion technology, which thoroughly differs from the traditional concepts such as power factor （PF）, power transfer efficiency （η）, total harmonic distortion （THD） and ripple factor （RF）. EF and the subsequential EFV (and EFVD) can illustrate the system stability, reference response and interference recovery. This investigation is very helpful for system design and DC/DC converters characteristics foreseeing. Two DC/DC converters: Buck converter and Super-Lift Luo-Converter as the samples are analysed in this paper to demonstrate the applications of EF, EFV (and EFVD), PE, SE, VE （and VED）, time constant τ and damping time constant τd.

基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器动态建模与最小回流功率控制

通过分析双重移相控制下双向全桥DC-DC变换器的软开关约束条件及功率传输特性,提出了满足软开关条件的基于最小回流功率的双重移相控制策略,建立了双重移相控制下变换器的动态小信号模型。最后,通过实验样机,分析了基于最小回流功率双重移相控制策略的变换器动态和稳态特性,对动态模型和最小回流功率控制策略进行了验证。实验结果表明了采用基于最小回流功率控制对提高变换器效率的有效性。

基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关

通过分析双重移相控制下双有源桥DC-DC变换器的工作模式与各桥臂IGBT实现软开关的约束条件,得出了满足软开关条件的高频变压器漏感参数设计方法与死区时间限制条件;根据变换器稳态运行各阶段电路状态数学模型的分析,实现了通过对电路参数的优化设计降低变换器开关损耗,从而提高双有源桥直流变换器的效率。最后,根据理论推导结果设计变压器漏感并试验,试验结果表明所提出的设计方法对增加软开关实现范围和提高变换器效率的有效性。

全负载下实现高效率的DC-DC转换器芯片设计

首先讨论了DC-DC转换器的功率损耗源,根据重载情况下PWM控制效率高而轻载情况下PFM控制效率高的特点,提出了全负载下实现PWM/PFM自动切换以降低功耗、提高电源效率的控制方法.将相加模式PWM、跳周期和限流相结合的PFM整合于一个系统中,使整个系统高效协调地工作,并在较大的负载变化范围内均具有高效率的优点.系统采用0.5μm CMOS工艺实现,对系统的仿真结果表明,系统正常工作,成功实现了PWM/PFM的自动切换,性能指标达到了设计要求.

一种新型临界模式控制的变频软开关全桥DC/DC变流器

储能电感位于原边的全桥DC/DC变流器（full bridgeconverter with primary side energy storage inductor,FB-PESI）,采用传统的固定频率、移向控制（phase-shift,PS）方式时主要工作于断续导通模式（discontinuous conductionmode,DCM）,不适合应用于宽范围电压输入的场合。为克服PSFB-PESI变流器的这一缺点,提出一种新型的采用变频（variable frequency,VF）控制策略的FB-PESI DC/DC变流器（VFFB-PESI）。该VFFB-PESI变流器不仅保留了PSFB-PESI变流器宽范围软开关、高效率、高功率密度的优点,还可始终工作于临界导通模式（critical continuous operation mode,CrCM）,从而在宽输入电压范围内均可获得较高的变换效率。同时给出了针对该VFFB-PESI变流器的损耗分析方法和优化设计流程。通过制作的300 W、200~400 V输入、12 V输出样机实验,验证了理论分析的正确性。

开关电容DC-DC变换器的效率

将开关电容网络应用到ＤＣ－ＤＣ变换器，并从能量的角度研究了其效率，得出一个对所有类型的开关电容变换器均适用的公式，提出了改善效率的新的拓扑结构，使升压与降压开关电容变换器均有较高的效率。

车载充电PWM软开关DC-DC变换器研究综述

作为车载充电机的关键部分,DC-DC变换器直接影响其运行效率,近年来,众多学者围绕PWM软开关DC-DC变换器开展研究并已取得可供借鉴的研究成果,旨在实现DC-DC变换器在整个充电过程中的高效运行。针对车载充电系统,首先指出DC-DC变换器设计要求,并分析传统原边移相控制全桥DC-DC变换器固有的不足,再从主电路拓扑、驱动方式和控制策略三个方面,详述车载充电机中PWM软开关DC-DC变换器研究进展。最后,剖析现有PWM软开关DC-DC变换器技术方案的优势与不足,并指出未来工作方向以实现DC-DC变换器系统效率全面提升。

基于PFC技术的高效率双闭环DC/DC变换器

为提高DC/DC变换器系统的效率,运用功率因数校正(PFC)控制技术,在整个变换器系统中引入了电流和电压2种组态的负反馈,采取了降低损耗的措施,设计出一款用于电源和功率设备的12V/24V双闭环DC/DC变换系统,并进行了该系统稳定性、效率特性仿真实验和硬件电路实验。实验结果表明,所设计的DC/DC变换系统是稳定的,它的效率在稳定工作范围内达到85.0%～88.7%,其最高效率比目前国内外同类变换器高出约3%,其中12V、24V变换系统的输出纹波电压分别约为23mV和30mV,因而尤其适用于低功耗开关电源和中等功率设备。

开关电容DC-DC变换器的设计方法

在对开关电容ＤＣＤＣ变换器进行稳态分析的基础上，研究了面向设计的几个关键技术问题，提出了开关电容ＤＣＤＣ变换器的设计方法，并通过了实验和仿真的手段加以验证．

采用变结构控制改善DC-DC变换器的性能

提出将串并电容组合结构开关电容网络与传统CukDC DC变换器相结合 ,并采用变结构控制方法 ,令串并电容组合结构的阶数随输入电压而变化 ,以确保CukDC DC变换器在很宽的输入电压动态范围内普遍具有较高的转换效率 .提出令开关电容DC DC变换器的拓扑结构随着输入电压的变化而改变 ,从而解决了开关电容DC DC变换器中输入电压动态范围和转换效率之间的矛盾 .实验结果表明 。

零电压开关N型交错并联三电平双向DC-DC变换器

针对传统的两电平双向DC-DC变换器开关管电压应力较大和输入输出电流及电感电流纹波较大的问题,提出一种零电压开关N型交错并联三电平双向DC-DC变换器。该变换器采用两相三电平交错并联的结构,以开关管依次移相90°的方式导通,减小了输入输出的电流纹波和开关管的电压应力;通过变频软开关控制使该变换器在宽范围负载内能实现所有开关管的零电压开通(ZVS),提高变换器的工作效率。文中详细分析该拓扑结构的工作原理和数学模型,推导出电感电流纹波、输入电流纹波与占空比的关系。同时,在实现ZVS的工作状态下推导电感最小负电流、电感平均电流和开关频率之间的关系。最后,搭建50V/200V 650W的实验样机,对理论分析结果进行实验验证。实验中变换器的所有开关管均实现了ZVS且输入电流纹波几乎为0,其满载效率为96.85%。

具有极低输入电流纹波的电流源型双有源桥DC-DC变换器

针对新能源发电如光伏或者燃料电池的功率调节器电流输入纹波问题,本文提出了一种新颖的电流源型混合DAB拓扑。在稳态运行过程中输入侧开关管占空比始终为50%,在交错的作用下输入电流纹波极小。采用所提出的占空比补偿策略,可以进一步增加开关管的软开关范围。同时电压反馈采用陷波滤波器,减少了单相逆变器负载时的低频输入电流纹波。文中给出了拓扑模态分析、工作原理、ZVS条件和参数设计的原则。采用所提出的控制策略,所有功率器件都可以实现零电压(ZVS)开通,可以增加软开关的范围,同时实现高效率的功率变换。仿真结果和样机实验验证了所提出的变换器和控制策略的有效性。

推挽开关电容 DC-DC 升压变换器

采用推挽与开关电容网络相结合的拓扑结构，实现升压ＤＣ－ＤＣ变换器。研究了这种新型变换器的效率与拓扑结构间的关系。还采用等效电量关系法（ＥＥＱＲ）对变换器进行了稳态分析，并讨论了变换器的控制问题。实验与理论分析结果一致。

一种低输出纹波的开关电容DC-DC变换器

论述一种新的开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器的拓扑结构。在设计中采用两个附加的对称电容器以及相应的开关，以减少由于输出电容的等效串联阻抗造成的输出电压纹波电平。文中以一个１２Ｖ／５Ｖ的变换器为例讨论了这种方法。ＰＳＰＩＣＥ仿真和实验结果表明该方法是可行的。

高效率150瓦双管正激DC/DC变换器的研制

详细分析一种双管正激DC/DC直流变换器的电路工作原理,对电路的功率损耗及其分布进行了讨论与推导。在此基础上比较不同电路参数条件下的损耗及效率计算结果,设计了一台150瓦原理样机。试验与测量结果表明,该变换器具有高效率、高功率密度等优点。