带箝位二极管移相全桥(PSFB)变换器整流二极管振荡研究

本文详细分析了原边带箝位二极管PSFB变换器抑制后级整流二极管振荡的工作原理,说明了箝位二极管的箝位作用,并研究了在CCM和DCM不同情况下的箝位效果,经过理论分析认为箝位效果是不一样的。并研制了一台1.5 kW的PSFB变换器进行了实验验证,实验结果表明了理论分析的正确性。

基于新能源发电改进型移相全桥变换器研究

新能源发电中需要广泛使用移相全桥变换器,以实现软开关技术从而减小系统的开关损耗。而传统移相全桥直流变换器滞后臂在轻载时难以实现ZVS,导致系统大功率输出时效率降低以及系统换路时容易产生尖峰电压、电流等现象,针对这一问题,提出了一种改进的有源软开关移相全桥DC-DC变换器拓扑。系统首先提出了改进变换器的拓扑结构,在此基础上对其工作模态进行了研究分析,并合理优化相关器件的选型,最后通过系统仿真及试验平台进行了系统仿真和试验测试,结果表明,所设计的加入辅助电路改进型移相全桥直流变换器在轻载情况下,能够使变换器滞后臂达到软开关效果,同时,在大功率输出情况下,对器件发热、电压波形振荡均有较好的抑制作用,系统整体效率变高,同时可靠性、稳定性变强。

基于扩张状态观测器的移相全桥变换器无模型预测电流控制

针对移相全桥变换器易受到外部扰动导致控制性能下降的问题,提出一种基于扩张状态观测器的移相全桥变换器无模型预测电流控制策略(ESO-MFPCC)。建立变换器不依赖系统参数的超局部模型,替代原有复杂精确模型;设计扩张状态观测器估计超局部模型中的干扰部分,引入占空比补偿环节,削弱换流过程中产生的固有占空比丢失影响,提升系统的控制精度;离散化系统预测模型,结合无差拍控制策略,输出最优等效占空比。实验结果表明,该控制策略具有良好的鲁棒性和动态性能。

两级高轻载效率数字功率变换器的研究

针对电源轻载效率低的问题,提出了一种数字(DSP)集成控制方法。该方法同时控制PFC级直流输出母线电压和全桥部分的开关时序,轻载时,通过调整母线电压并降低开关频率来减小开关损耗和环路电流损耗。实验结果表明,该变换器在10%额定负载下效率能达到90%,在5%额定负载下效率仍高于80%。

ZVS移相全桥变换器开关管等损耗控制策略

ZVS移相全桥变换器运行时超前桥臂和滞后桥臂开关管损耗明显不同,使得大功率变换器散热器设计困难,且影响了变换器的可靠运行。本文在分析ZVS移相全桥变换器超前桥臂和滞后桥臂开关管损耗基础上,提出一种等损耗PWM控制策略,使超前桥臂和滞后桥臂开关管达到等损耗运行的效果。最后将该控制策略成功地应用于一台大功率电镀电源,验证了其可行性。

基于负载自适应的辅助LC网络宽范围零电压开通的输入串联输出并联移相全桥DC-DC变换器

提出一种由2个移相全桥(phase-shifting full-bridge,PSFB)变换器模块和2个辅助LC网络组成的输入串联输出并联的DC-DC变换器。每一个LC网络连接在一个模块超前桥臂的中点和另一个模块滞后桥臂的中点之间。利用辅助LC网络,滞后桥臂开关管可以实现轻载下的零电压开通(zero voltage switching,ZVS),辅助LC网络的电流幅值可以自适应负载变化,即轻载时电流幅值大,用于实现滞后桥臂软开关管能量多,重载时,LC网络电流幅值小,环流损失小。因此,所提变换器适用于宽范围负载。对变换器的特点进行分析,并通过一个功率900W的原理样机验证了所提变换器的性能。

基于集成磁件的光伏升压移相全桥DC/DC变换器

研究一种基于集成磁件的光伏升压移相全桥DC/DC变换器,将集成磁件引入到光伏升压型移相全桥变换器中,即将实现软开关的电感和高频变压器集成在一个磁芯上以减小体积,并采用移相的控制方式实现软开关以提高效率。通过磁路分析,推导出了基于耦合系数的集成磁件表达式,根据耦合系数取值范围的不同,得出了2种集成方式。再根据集成磁件的表达式分析了变换器的开关模态,即集成磁件可实现超前开关管和滞后开关管的零电压开通,并给出了集成磁件的设计依据。该变换器效率及升压比高,结构紧凑,最后通过实验样机进行原理验证。

移相全桥DC-DC变换器控制策略的仿真研究

针对移相全桥DC-DC变换器,为了进一步提高其动态性能,找到一种理想的控制策略,文中通过对降压型移相全桥DC-DC变换器进行小信号分析,得到降压型移相全桥DC-DC变换器的数学模型。根据降压型移相全桥DC-DC变换器的数学模型,采用三种控制策略,分别设计了PID控制器、模糊控制器和模糊PID控制器。仿真实验结果表明,模糊PID控制器结合了PID控制器和模糊控制器的优点,其超调量小、调整时间短和稳态误差小。因此它具有更好的控制效果,是一种更实用的控制策略。

相移光纤光栅分析方法的比较研究

文章对分析相移光栅的Agrawal G P理论模型与Turan Erdogan理论模型做了对比研究,结果表明:前者一般适用于均匀相移光栅,而后者适用于各种相移光栅。多层薄膜模型可用于各种相移光栅的研究,当多层薄膜的划分层数达到20时,满足计算精度要求。

啁啾相移光纤光栅的多层薄膜分析新方法

将啁啾相移光纤光栅看成一多层薄膜体系,每层膜用界面传输矩阵和膜层传输矩阵表示,将每层的传输矩阵相乘后得到相移光纤光栅的传输谱。数值计算结果表明传输谱的峰值和带宽取决于相移光纤光栅的啁啾系数、相移大小、位置及相移点的多少。该模型的精度满足设计要求。

基于软开关技术移相全桥变换器的仿真分析

本文首先在硬开关与软开关的对比分析中提出软开关技术,介绍了移相全桥零电压PWM软开关电路的组成及其优点,对选定的拓扑结构主电路工作原理进行了详细的分析,详细地阐述了移相全桥软开关电路超前臂、滞后臂的不同工作状态,及超前桥臂和滞后桥臂的谐振过程。在对软开关逆变器工作过程及模型研究的基础上,建立了基于saber软件的仿真模型,仿真结果验证该方法的有效性,为逆变系统的软、硬开关的研究和设计参数的验证带来极大的方便。

基于耦合电感消除占空比丢失的模块型全桥光伏变换器

在模块型光伏变换器中,将耦合电感引入到变换器的移相全桥电路的倍压整流侧。在DC/DC级,先分析了耦合电感的数学模型,以及引入耦合电感后变换器的开关模态。重点分析了耦合电感对循环电流的影响,即耦合电感不仅通过耦合作用快速消减原边循环电流进而减少占空比丢失,还能保证DC/DC级移相全桥电路倍压整流侧输出的经SPWM环节调制的工频正弦半波电压的滤波效果,并能实现移相全桥电路超前臂零电压开关。在DC/AC级,经工频逆变桥输出交流电。最后,通过120 W实验样机验证了引入耦合电感后变换器的功能特性,变换器控制简单,并能有效减少占空比丢失引起的谐波含量,进而保证输出电能质量。

基于UCC3895的谐振式无线电能传输系统分析与设计

通过对谐振式无线电能传输系统原理结构的分析,针对无线电能传输系统中磁耦合结构固有的松耦合特性,导致磁耦合结构耦合系数小、漏感大、消耗大量的无功功率,提出了一种在传统谐振网络中加入阻抗匹配网络的更适合于实际工程应用的改进型谐振网络,并给出谐振网络参数的设计要点。最后搭建了基于UCC3895控制芯片的移相全桥无线电能传输系统的试验平台,对系统的提离特性、偏移特性以及负载特性等进行了测量与分析。结果表明,在一定的距离范围内该系统具有良好的电能传输效果。

一种基于并规则的移相全桥电路模糊控制方法

针对移相全桥电路这一强非线性系统,传统的模糊PID控制方案会有组合规则爆炸问题,影响系统实时性。本文提出了一种基于等效并规则的模糊PID控制方案,有效减少了控制规则数量,经Matlab仿真验证,基于并规则的模糊PID的稳定时间大大短于传统模糊PID控制,更适合于嵌入式系统实现。

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。

移相全桥DC-DC变换器新型变压器二次绕组的设计

为了提高移相全桥(Phase-Shifted Full-Bridge,PSFB)DC-DC变换器的性能,该文提出了一种新型变压器,即把变压器的二次绕组与同步整流管(Synchronous Rectifier,SR)的散热片集成为一个铜片,与传统变压器相比,新型变压器提高了二次回路的散热性能,同时减小了变换器的体积。该文还对该变压器进行了有限元仿真(Finite Element Method,FEM),验证了该变压器的可行性。

一种基于交错并联磁耦合的电池包测试直流电源轻载振荡特性分析

针对基于交错并联耦合式滤波电感的电池包测试直流电源的轻载振荡问题进行研究。首先针对两模块交错并联下的输出侧进行电路模态分析,得到磁耦合滤波结构的等效滤波参数。之后基于小信号建模方法建立单路测试通道移相全桥(PSFB)拓扑的传递函数模型,从而分析了在不同电池包测试功率等级下的系统传递函数特性。利用奈奎斯特判据对轻载下PSFB传递函数的幅频、相频特性进行研究,揭示了轻载下充电电流低频振荡现象的成因以及规律,提出了相应的解决方案,并通过Saber仿真验证了分析的正确性。最后在实验室搭建的电池包测试平台进行了实验验证,给出了相应的实验波形,证明了所提出方案对抑制低频振荡的有效性。

移相全桥动态模型及自适应模糊PID控制器设计

PID控制广泛应用于工业控制过程中。因为DC/DC变换器是强非线性系统,且传统的PID对非线性控制、控制精度以及响应速度等方面存在不足,本文提出了自适应模糊PID控制。现以移相全桥变换器作为控制对象,在先进的动态模型基础上推导出新的控制-输出传递函数。通过Matlab仿真,对传统PID控制和自适应模糊PID控制进行对比,验证了自适应模糊PID控制具有更好的稳态性能和动态性能。最后通过一个从96V升至720V的移相全桥的实验平台,证明了该结论。

一种高功率因数可调直流开关电源的设计

采用交错并联Boost PFC变换器和移相全桥变换器,分析了一种高功率因数可调直流开关电源的设计方案。设计并调试了一台2.2 k W的试验样机。样机输入功率因数、效率高,充分验证了设计方案的可行性,在大功率应用场合具有良好的应用前景。

峰值电流控制模式在移相全桥变换器中的应用

文中主要讨论了峰值电流控制模式的斜坡补偿的原理和意义,设计了移相全桥零电压开关控制电路中的斜坡补偿电路。