临界电流模式图腾柱无桥功率因数校正换相谐振抑制

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电压因此会存在高频振荡。电感电流振荡会加剧输入电流畸变程度,而母线电压上的高频尖峰由于振荡频率高,后级DC-DC变换器难以抑制而传递至负载,导致敏感负载无法正常工作。该文分析线性开关在主动栅极电路中抑制振荡的工作原理,基于线性开关的特性提出三电平驱动方式来抑制图腾柱无桥PFC换相谐振,降低输入电流总谐波畸变率(THD)的同时实现对直流母线的高频尖峰的抑制,在2kW满载工况下,将输入电流THD降低1%,母线电压尖峰高频分量峰值由2.83V减小至0.01 V以下。实验结果表明,该文所提出的三电平驱动方式可以有效抑制临界电流模式图腾柱无桥PFC的换相谐振。

基于退火PSO-PI与重复PR的图腾柱PFC

功率因数校正(power factor correction,PFC)被广泛应用于车载充电机以提高充电效率、减小对电网产生的谐波污染。本文常用的双闭环比例积分(proportional integration,PI)控制的基础上,研究了退火粒子群算法(particle swarm optimization,PSO-PI)和改进重复比例谐振(proportional resonance,PR)控制,通过退火PSO算法对电压环的PI控制器参数进行优化,提高了响应速度;将电流环由PI控制变为改进重复PR控制,以解决PI控制对高频信号跟踪能力弱的缺点,并选用了近几年比较热门的图腾柱PFC拓扑结构,最终提高了响应速度,降低总谐波畸变率(total harmonic distortion rate,THD)。最后通过Matlab/Simulink仿真验证了控制策略的正确性,相比传统的图腾柱PFC,响应速度得到一定提高,THD值降低了2.07%。

变母线电压的LLC高压电容充电电源设计

提出了一种两级式可变母线电压的高压电容充电电源技术方案,该拓扑在半桥LLC谐振电路的基础上增加了一级图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,通过改变母线电压来解决传统LLC谐振电源在输出更高电压时,工作频率变化范围过大带来的充电效率下滑的问题。由于图腾柱电路本身具备功率因数校正的功能,该电源设计还拥有能够直接从电网取电而不影响电网电能质量的优势。首先介绍了本电源设计中两部分的电路拓扑和工作原理,采用等效电阻法分析了电容负载下的电源输出特性。针对前级图腾柱电路设计了双环控制器以实现对母线电压和功率因数的控制,针对后级LLC电路提出了比例积分(PI)加低通滤波的恒流控制器以降低高频噪声带来的不利影响。最后通过模型构建与仿真分析,研究了高压电容充电电源3000 V/1 A时的充电特性,验证了本电源技术方案、设计和控制策略的可行性。

交错图腾柱PFC改进平均电流控制策略研究

针对工作在连续导通模式下,图腾柱无桥(TTPL)功率因数校正(PFC)电路输入电流总谐波畸变率(THD)较大和系统动态响应不足的问题,此处研究了一种两相交错并联图腾柱PFC拓扑结构。根据该拓扑结构,分析了传统比例积分(PI)控制器在电流跟踪控制的局限性,提出了一种优化输入电流THD的PFC复合控制策略。该数字复合控制策略电流内环采用比例谐振(PR)控制器,改善了系统环路的动态响应性能,通过引入自适应陷波滤波器滤除电压外环二次谐波,提高了系统的抗扰动性能。同时采用了基于双极控制的过零点尖峰电流抑制策略,有效改善变换器的输入电流畸变。最后通过二阶广义积分(SOGI)锁相环对变换器电流内环超前效应进行补偿,进一步抑制输入电感电流尖峰。Matlab仿真结果表明,该控制策略可有效地减小网侧电流畸变,相比平均电流控制网侧输入电流THD下降了1.79%,并提升了输出侧的动态响应指标。

图腾柱功率因数校正器的二自由度控制分析

TPFC一般采用一自由度输出电压控制,在负载变化时输出电压动态特性较差,且启动过程存在明显超调。本文在推导TPFC双闭环控制结构基础上,引用了负载电流前馈控制和输出电压反馈补偿控制,构成两种二自由度(2DOF)控制结构。仿真分析表明,负载电流前馈型2DOF控制可以有效抑制负载变化引起的输出电压波动,但启动过程超调明显;输出电压反馈补偿型2DOF控制可以实现输出电压无超调启动,但是抑制负载变化的能力较差;综合负载电流前馈型和输出电压反馈补偿型的2DOF控制获得满意的输出电压控制效果,表现为启动过程无超调和变载过程无波动。

基于自适应滑模控制的高动态响应图腾柱PFC研究

PFC变换器是一个典型的非线性系统,宽范围交流输入电压和大幅度负载变化会对系统的鲁棒性造成严重影响。为了提高系统的鲁棒性和动态响应能力,对单相图腾柱PFC变换器自适应滑模控制方法进行了研究,分析了图腾柱PFC变换器的数学模型,基于数学模型和滑模控制理论设计了多个滑模面进行控制,同时为了充分发挥电流内环滑模控制的性能,设计了基于观测器的自适应电压环前馈控制来加速电压环的响应速度,并进行了仿真验证。最后搭建试验平台对比了传统双环PI补偿器和所提PFC自适应滑模控制的性能,验证了所提方法的有效性。

图腾柱功率因数校正器GWO-PID设计

灰狼优化(Greywolf optimization,GWO)属于种群智能优化算法,具有简单高效的优点,成功应用于许多领域。本文在阐述GWO搜索机制和设计过程后,将其应用到图腾柱功率因数校正器(TPFC)的电压外环PID参数选择,采用一种改进ITAE指标和能量变化约束进行PID参数寻优,得到电压外环优化的KP、KI和KD。分析结果表明,在启动过程中输出电压响应速度快且无超调,输入电流不超调,在变载过程中输出电压抗负载波动能力强。TPFCGWO-PID参数设置方法不依赖系统特征参数和传递函数的精确性。

抑制图腾柱PFC电流过零尖峰控制方法的研究

针对工作在CCM模式下的图腾柱拓扑PFC在电压过零点处电流的畸变问题,在详细阐述图腾柱PFC的工作原理及过零电流尖峰产生原因的基础上,提出一种改进型的过零控制方式,在输入电压过零时刻前后插入死区为低频开关管反向恢复提供时间。在死区时段后对高频开关管施加渐进占空比信号,以完成对低频桥臂的寄生电容上电压释放,并降低过零电流尖峰。控制策略采用基于占空比前馈平均电流控制原理的双闭环控制,提高电流对电压的动态响应能力。基于上述方法,搭建了一台交流输入电压220 V,直流输出电压400 V,满载2 kW的实验样机并进行实验研究。实验结果表明,样机峰值效率可达98.3%,满载时功率因数高达0.99。

一种可工作于CCM模态的高效图腾柱无桥PFC变换器

提出一种具有零电压开通(zero-voltageswitching,ZVS)和零电流关断(zero-current switching,ZCS)的可工作于CCM腾柱式无桥功率因数校正(power factor correction,PFC)电路拓扑。该拓扑在传统图腾柱无桥PFC的基础上,通过增加辅助谐振支路来实现功率开关管(MOSFET)的ZVS导通,同时辅助谐振支路亦可有效地抑制其体二极管电流的di/dt,实现ZCS关断,极大地缓解了MOSFET体二极管反向恢复问题;工作在电流断续模态下的辅助谐振支路,其开关管均能实现零电流开通,变换器的所有开关管均工作在软开关状态。该拓扑克服传统硅基图腾柱无桥PFC的MOSFET体二极管反向恢复问题,以及只能工作在电流断续导电模式或临界导电模式的限制,拓宽其工作范围,与传统图腾柱式无桥PFC电路相比,有更高的效率和功率密度。基于对所提出变换器的工作原理和稳态特性的分析,设计一台实验样机,实验结果验证了该拓扑方案的可行性和有效性。

新型大电流直流固态继电器的设计

新型直流固态继电器是一种以新型器件IGBT以及功率场效应管为核心的,全部由固态电子器件组成的新型无触点开关器件.采用五端型设计,具有开关速度快,输入功率小,驱动功率大等特点.并且比传统的双极晶体管组成的固态继电器工作更加稳定,电流量更大.

图腾柱无桥PFC输入电压检测与仿真研究

针对无桥PFC无"整流桥"存在,导致PFC控制电路所需的全波整流电压检测困难等问题,提出了一种低频整流桥加电压隔离放大器方式的适用于图腾柱无桥PFC的解决方案。电压隔离放大器将整流分压后得到的全波整流电压隔离传输至PFC控制输入端,有效阻断了输入电压检测电路与主电路之间相互干扰,解决了无"整流桥"输入电压检测问题。最后,通过PSIM仿真软件对所提方案进行仿真验证。仿真结果表明,所提方案能够较好地实现图腾柱无桥PFC输入电压检测作用,仿真得到的谐波含量较低,功率因数较高。

波多拉支的兴衰与图腾柱文化传统的失落——加拿大印第安人图腾柱文化象征阐释

图腾柱是北美西北太平洋沿岸地区印第安人最引人注目的文化象征。在我国,图腾柱长期被误读为原始图腾信仰的表征。本文指出图腾柱是一种典型的徽标物,是特权等级和社会地位的象征符号,其本质是构成当地传统社会制度核心的波多拉支。

一个东方人观看的图腾柱文化象征意义

本文从对《图腾柱文化意义阐释》一书的评述入手,论述了研究图腾柱文化的学术概况、研究理论和象征阐释,并由此谈及对当代民族文化遗产应持的态度和如何处理好保护与开发的问题。

具有有源下拉电路和图腾柱式输出结构的CML门电路

本文提出了一种高速低功耗、具有有源下拉电路和图腾柱式输出结构的ＣＭＬ（简称ＭＣＭＬ）门电路；详细地阐述了ＭＣＭＬ门电路的工作原理和优点；列出了电路仿真结果；并对其电路特性与ＥＣＬ和ＡＰＤ－ＥＣＬ电路进行了比较。

新型直流固态继电器

新型直流固态继电器是一种以新型器件IGBT以及功率场效应管为核心的 ,全部由固态电子器件组成的新型无触点开关器件。本设计采用五端型 ,具有开关速度快 ,输入功率小 ,驱动功率大等特点。并且 ,比传统的由双极晶体管组成的固态继电器工作更加稳定 ,电流量更大。

一种单级图腾柱无桥交流发光二极管驱动电源

针对交流发光二极管(AC LED)直接与市电连接存在效率低、谐波含量高以及频闪的问题,提出一种交流发光二极管(AC LED)驱动电源。提出的驱动电源采用单级图腾柱无桥结构,并辅之高频方波驱动策略,具有使用元件少、控制简单的优点。理论分析和实验证明:提出的驱动电源在输入电压10%波动范围内,效率大于90%,功率因素大于0.95,且无任何频闪。

DC-DC转换器中低压高速驱动电路的设计

给出了射随器输出驱动电路和图腾柱输出驱动电路的结构以及两种电路结构的局限性。针对低压高速的要求提出了一种改进型的驱动输出电路,工作电压可低至1.2V。电路基于Bipolar工艺设计,用Hspice软件仿真结果表明:根据便携式产品的电池电压不同,设计效率高达85%。

单相三电平PFC拓扑构成方案及调制方法

传统单相三电平整流器的开关器件较多;两电平整流器开关器件相对少,但其交流侧输入滤波电感体积大,开关频率相对较高导致功率器件损耗增大,工作效率有所降低。针对上述问题,文中提出级联、电平等效、镜像、去冗余等三电平电路拓扑方案,并以两电平伪图腾柱式功率因数校正电路(pseudo totem-pole power factor correction,PTP-PFC)为例进行上述拓扑方案的推导过程分析,提出一类三电平PTP-PFC电路。首先,对所提新型单相三电平PTP-PFC变换器进行工作原理分析,并提出一种适合此类拓扑的调制方法;其次,对所提拓扑进行功率器件数量、电压应力、损耗等方面分析和对比,总结出各电路特性;最后,设计输出电压400V、功率1kW的3种三电平PTP-PFC实验样机,实验结果证明级联、电平等效、镜像、去冗余等三电平电路拓扑方案的有效性,同时验证所提三电平PTP-PFC电路理论分析的正确性和工程应用的可行性。

SiC功率器件图腾柱无桥PFC电路设计

设计一款基于SiC MOSFET图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路,使其工作在连续传导模式(CCM)中,电路的电压外环和电流内环实现双闭环控制;电流内环通过PI控制稳定输出电流,使电感电流与电网电压同相,从而提高电路的功率因数.通过对该拓扑进行仿真并计算出电路参数,分析了SiC MOSFET关断等效电路原理;通过负压解决SiC MOSFET的误导通问题,有效消除SiC MOSFET因寄生电容带来密勒效应的影响,提高电路效率和功率密度.实验表明,该PFC电路具有较高转换效率,较低谐波系数,功率因数接近1等特性.

基于GaN的图腾柱PFC电流过零点问题的研究

在连续导通模式下,图腾柱无桥拓扑结构功率因数校正器(PFC)的损耗非常大,导致拓扑结构的效率降低,在输入电压过零点处电流容易发生畸变。针对此问题,提出了一种改进的过零点控制方法。将输入电压过零时段划分为两个控制阶段,即高频桥臂主开关管完成软启动,采用双极控制方法有效校正输入电流,使其跟随输入电压。搭建一台1 kW实验样机,并利用DSP开发板进行实验验证。测试结果表明,当开关频率为100 kHz时,功率因数为0.99,PFC模块效率最大可达98.5%,总谐波失真在输出功率大于200 W时小于3%。