高增益对称双向LCLC谐振变换器的研究

为了解决双向DC-DC变换器输入、输出电压范围过窄的问题,该文提出一种高增益对称双向LCLC谐振变换器。提出的谐振变换器不是利用变压器的励磁电感参与谐振,而是在变压器的一次侧并联一个LC支路代替变压器励磁电感的作用,使得变换器在电感比较大的情况下仍有较高的增益,兼顾了LLC型谐振变换器在谐振点的高效率和宽的增益范围,且能保证一次侧和二次侧的软开关特性,实现谐振变换器的对称双向运行。该文基于基波分析法建立基波等效模型,推导出变换器的增益公式,分析谐振参数对直流增益特性的影响。最后搭建一台100~200V/24~48V、500W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性和所提出拓扑结构的可行性及有效性,样机的最大效率达到96.3%。

LCLC谐振变换器谐振电流的研究

由于LCLC谐振变换器能够同时实现开关管的零电压、零电流开通和关断,因此广泛应用于行波管电源中。然而,在实际电路测试中出现的"反向谐振电流"以及"开关管关断时谐振电流不为零"的问题,造成LCLC谐振变换器的效率下降。该文从LCLC谐振变换器的工作原理出发,推导了上述两个问题出现的原因,并给出了解决方案。通过软件仿真的方法,给出了用于LCLC谐振变换器的经验数值。最后,通过软件仿真以及实际测试两种方法验证了上述分析。

空间行波管用LCLC谐振变换器的研究

该文研究了LCLC谐振变换器在空间行波管放大器中的应用。基于电路分析的方法,研究了工作于零电压和零电流状态下的LCLC谐振电路的工作原理,并得到了各个工作模式的等效电路;基于该电路的工作原理,推导了该电路的参数;为验证分析的正确性,在PSIM仿真软件中对其进行仿真,并将仿真结果与计算结果进行了对比,仿真结果与分析结果高度一致;最后,设计了输入20 V,输出4600 V,开关频率200 k Hz,输出功率280W,效率高达93.38%的LCLC谐振变换器。仿真结果与实验结果都证实了分析的有效性。

基于粒子群算法的LCLC谐振变换器优化设计

LCLC谐振变换器广泛应用在空间行波管放大器(TWTA)中,起到升压的作用。在LCLC谐振变换器中,具有多个谐振参数,即变压器漏感、串联谐振电容、励磁电感以及并联谐振电容。多个谐振参数增加了LCLC谐振变换器总损耗优化的难度。该文提出一种基于粒子群优化算法的LCLC谐振变换器优化设计方法,解决LCLC谐振变换器由于多个谐振参数造成的总损耗优化困难的问题。首先,推导了LCLC谐振变换器的总损耗公式;其次,采用粒子群优化算法,对LCLC谐振变换器的总损耗进行了优化,得到了总损耗最小时的谐振变换器参数;最后,基于优化的LCLC谐振变换器参数,搭建了LCLC谐振变换器,并进行了一系列实验。实验结果证明了该优化设计方法的有效性。

平面变压器在空间行波管中的应用

平面变压器具有小体积、高功率密度以及热特性好的特点,在低压领域得到了广泛应用。该文研究了将平面变压器应用于行波管电源中,从而达到减小电源体积,提高电源功率密度的目的。结合行波管电源常用的LCLC谐振拓扑,采用部分交错绕组结构设计了一种平面变压器,并进行了电路仿真和实际测试,仿真结果与实测结果一致。采用该平面变压器的LCLC谐振变换器,输入电压为40 V,输出电压为4800 V,输出功率为295 W,开关频率为500 kHz。仿真结果与实验结果均表明,采用平面变压器,可以提高开关频率,缩小电源体积,提高功率密度,从而降低整个行波管放大器的体积和重量。

基于虚拟阻抗的二次滤波功率分频控制方法

提出了一种基于虚拟阻抗的二次滤波功率分频控制方法,通过构建虚拟电容环和虚拟电感-电阻环来搭建隐形高通滤波器和隐形低通滤波器以实现不同储能单元对不同频段功率波动的补偿。首先介绍了直流微网分层控制体系,然后阐述了谐振型LCLC三端口直流母线电压控制器的工作原理以及拓扑特点,最后详细分析了所提虚拟阻抗二次滤波功率分频控制方法。

电动汽车双向DC/DC变换器的设计

采用全桥谐振C-LCLC变换器和模糊PID控制的半桥Buck-Boost变换器,组成两级式双向DC/DC变换器拓扑;并根据等效模型计算出谐振元件参数,即变压器的匝比为1∶1,输入输出电压为400 V,谐振电感为100μH,谐振电容为2.53μF,半桥Buck-Boost变换器中的滤波电感为5000μH,滤波电容为12.7μF。仿真结果表明,全桥谐振C-LCLC谐振变换器输入电压与输出电压一致;模糊PID控制策略可有效降低充电状态下电压超调量,缩短调节时间,提高系统的抗扰动能力,说明所采用的设计工艺能有效提高电动汽车变换器的动态、稳态性能和抗扰动能力。