基于双重移相控制的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率分段优化控制

双向全桥DC-DC变换器以其重量轻、高功率密度、能量双向流动等优点成为直流微电网中不可或缺的一部分。但双向全桥DC-DC变换器在传统的单重移相控制下存在回流功率和电流应力等问题,尤其当输入电压和输出电压不匹配时,回流功率和电流应力会显著增加。针对输入电压和输出电压不匹配的情况,该文提出了一种双向全桥DC-DC变换器在双重移相下的最小回流功率控制策略。该控制策略通过对回流功率进行分段优化,得到了变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制进行对比分析,发现该文所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提升了变换器的效率。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了控制策略的正确性和有效性。

基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节,通过实现零电压开关(ZVS)和最小回流功率,可显著地提升DAB变换器的性能,从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题,该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段,前段将ZVS作为约束条件,得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略,后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析,发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力,提高了变换器的性能。最后,基于所提控制策略搭建实验样机,验证了控制策略的正确性和有效性。

分数阶移相全桥变换器的建模与优化控制

基于电路中的分抗元件具有非整数阶特性,利用分数阶微积分理论和状态空间平均法,对分数阶移相全桥变换器进行建模与优化控制分析。建立了移相全桥变换器的分数阶状态平均方程,研究电感和电容的分数阶特性对移相全桥变换器频域特性的影响。结合遗传算法的优点,得到满足误差绝对值积分的最优分数阶比例积分(PIλ)控制器参数与最优整数阶比例积分(PI)控制器参数,并搭建了分数阶移相全桥变换器的电路仿真模型与不同控制器的仿真模型,进行了不同控制器、不同工况和负载变化下电路仿真结果的比较。结果表明:相较于整数阶PI控制器,分数阶PIλ控制器能够提供更优的控制性能,使分数阶移相全桥变换器具有更快的响应速度、更好的稳态性能和更强的鲁棒性。

移相全桥变换器的设计及先进算法的应用研究

选取移相全桥ZVZCS DC/DC变换器,分析所选拓扑的工作过程、设计关键参数,用Saber软件对软开关电路进行仿真,验证设计的正确性,并充分反映拓扑结构的高效特性,为实际电路的研究提供依据。同时,针对移相全桥DC/DC变换器这种强非线性系统,提出模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法,用Saber与Matlab软件协同仿真的方式进行变换器闭环仿真,结果表明:相较于传统PID,模糊自适应分数阶PI^(λ)D^(μ)先进控制算法的动态性能更佳。

基于SiC器件的全砖2 kW移相全桥高压DC/DC变换器设计

采用SiC器件研制了一款全砖2 kW输出的移相全桥DC/DC变换器,并运用原边钳位二极管电路对输出整流管的电压尖峰进行抑制。现首先介绍移相全桥软开关拓扑的工作原理和整流管尖峰抑制电路,随后对变换器的关键参数进行设计,并给出了实验结果。实验结果表明:该变换器实现了功率管零压开关工作,原边钳位二极管对整流管的电压尖峰有明显的抑制作用,变换器最高转换效率高达97%,可广泛用于高压输入的供电系统。

非恒定电压输入对带饱和电感移相全桥ZVS-PWM变换器的影响

蓄电池的输出电压在使用过程中是从高到低宽幅变化的,这对以蓄电池作为电源的电流变换器、特别是运用软开关技术的电流变换器产生了很多影响。以带饱和电感的移相全桥零电压开关ZVS-PWM直流变换器为研究对象,在对其7种工作模式进行具体分析的基础上,研究了输入电压幅值变化对其软开关条件实现、变压器副边占空比丢失及其整个直流变换系统变换效率的影响,并进行了仿真实验;对不同输入电压下的仿真实验数据进行对比和分析。结果表明,输入电压升高会严重影响滞后桥臂ZVS的实现,增大环流时间和环流电流;而输入电压下降则会增大占空比丢失,影响输出电压。

新型移相全桥ZVS-PWM DC/DC变换器的仿真

在基本移相全桥ZVS-PWM变换器中,滞后臂难以实现零电压开关(ZVS)。针对这个问题提出了一种带辅助谐振网络的移相全桥ZVS-PWM变换器。详细分析了该变换器的工作原理,给出了在一个工作周期中的工作过程及其波形并进行了软件仿真。仿真验证了这种电路的可行性。

机车车辆充电机用移相全桥ZVS PWM变换器的设计

为提高传统铁路机车车辆充电机的功率密度,必须提高其开关频率和效率,而简单的提高开关频率会增加功率器件的开关损耗,因此需要采用软开关技术。文章介绍了一种机车车辆充电机的核心部件——加箝位二极管的零电压开关PWM倍流整流全桥变换器。该变换器的优点是可以利用输出滤波电感和谐振电感在宽负载范围内实现开关管的零电压开关,利用箝位二极管可以有效消除二次侧整流管上的电压尖峰和振荡,同时采用倍流整流技术可优化变压器和输出滤波电感的设计。文章详细分析了该变换器的工作原理,利用Saber仿真软件对其进行仿真分析,最后通过一台输入DC540V、输出DC28V/400A的工程样机进行了实验验证。

10kW移相控制ZVS-PWM全桥变换器的设计

根据电力电子变换技术在电源领域的应用,设计了10kW大功率的移相控制全桥变换器。该变换器主电路采用全桥拓扑结构,控制电路采用PWM移相控制芯片UCC3895。详述了主电路变压器、滤波电感、滤波电容和谐振电感的参数设计,介绍了PWM移相控制电路和反馈控制电路的设计。通过对样机的测试结果分析,验证了理论设计的合理性。

一种带辅助支路的移相全桥ZVS-PWM DC/DC变换器

提出一种带辅助支路的移相全桥零电压PWM变换器,分析该变换器的工作原理,讨论了电路的参数,并进行了软件仿真和实验验证,仿真和实验结果表明增加的辅助电路不仅能够有效地使超前臂在全部负载范围内实现零电压开关,而且保证了滞后臂在全负载范围内实现零电压开关。

新型无源辅助电路ZVS-PWM移相全桥变换器研究

研究了一种采用新颖无源辅助电路的ZVS-PWM移相全桥变换器。该变换器能在宽负载范围内实现所有开关管的零电压开关,降低了开关管的通态损耗和次级有效占空比丢失。详细分析了该变换器的工作原理和稳态特性,给出了实现软开关的条件和主要参数的设计方法。仿真和实验验证了这种电路的可行性。

具有移相控制的ZVS全桥DC-DC斩波变换器

传统零电压全桥DC-DC变换器存在的两个典型缺陷:滞后桥臂实现零电压时负载范围窄;变压器二次侧电压存在十分明显的电压过冲、电压振荡及占空比丢失现象。本文提出具有移相控制的新型全桥DC-DC斩波变换器,它分别采用无源辅助网络、无损缓冲电路等方法克服了以上缺陷。文中详细分析了该新型变换器的工作原理以及变换器各个阶段的工作模态,同时也分析了此变换器实现软开关的条件及辅助电路的参数设计。为了验证该拓扑结构的相关功能,文中搭建了一台24V/3A,100k Hz的实验样机。实验结果验证了该拓扑结构的正确性,并证明了这种新型拓扑结构有效地解决了传统零电压全桥变换器中存在的缺陷,提升了系统性能。

模糊PID复合控制的移相全桥ZVS PWM变换器设计研究

随着数字开关电源的不断发展,为实现一种高效稳定且适用于DSP控制的高频化高效率新型数字开关电源DC/DC变换器,通过采用移相全桥ZVS PWM变换器结构,使用模糊自整定PID复合控制调节电压以消除系统控制盲区及稳态误差,利用DSP自身的硬件资源实现移相控制脉冲,依据计算结果采用合理器件参数完成系统硬件构建,并最终利用MATLAB进行了仿真。仿真结果表明,该变换器不论在恒定负载还是负载突变时,均能在0.05s内将输出电压值稳定在48V,反应迅速,输出波形稳定,验证了设计的合理可行。

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。

移相全桥ZVS变换器的优化及参数设计

针对移相全桥ZVS变换器实际电路参数选取困难问题,简要介绍了其工作原理并以工程计算方法详细设计了谐振电感、隔直电容、高频变压器、滤波电感电容等主电路关键元件参数。以此参数研制了一台48 V/1 k W,50 k Hz的样机,经测试表明该变换器能在30%及以上负载范围内实现零电压开关,纹波小于2%,30%负载时效率达到74%,60%及以上负载时效率达到85%以上,证明了参数设计的合理性。

3kW移相全桥变换器ZVS的研究

针对移相全桥变换器滞后桥臂较难实现零电压开关(TqS)的情况,提出了添加辅助电路的方案,通过分析对比,设计了一台3 kW硬件电路。该电路可实现超前桥臂和滞后桥臂ZVS,设计简单,软开关效果明显,电路纹波较小,各元件实验波形符合设计。实验结果验证了该电路分析的正确性和设计的可行性。

移相全桥ZVS PWM变换器的研究

为消除输出整流管的电压尖峰,可在初级加入2个谐振电感和4个箝位二极管,提出了一种新颖的带辅助网络的移相全桥零电压开关(ZVS)脉宽调制(PWM)变换器,分析了变换器的工作原理,设计了一台12 V/50 A的原理样机,最后进行实验验证,并给出了实验结果。

移相全桥ZVS变换器的研究

软开关变换器的建模,关键在于推导有效占空比的表达式,它由功率开关管占空比、开关频率、电感电流共同决定,而且直接决定了模型的精度,能够表征软开关变换器工作特性。本文着重分析移相全桥ZVS-PWM DC/DC变换器的工作原理,进行了有效占空比的推导、建立了仿真模型并给出了主要电路参数设计原则,验证了方法的有效性。

移相全桥ZVS变换器的研究与优化设计

传统的移相全桥ZVS变换器存在诸多缺点,如滞后桥臂零电压范围小、副边占空比丢失、副边寄生震荡、变压器磁饱和等问题.针对这些问题进行分析,设计了一种改进型的移相全桥ZVS变换器.其主要采用饱和电感做谐振电感来增大零电压范围及减小副边占空比丢失,增加二极管钳位电路来抑制副边寄生震荡,加入隔直电容来防止变压器磁饱和.利用Saber仿真软件对设计电路进行了仿真,其结果表明理论设计合理.本研究组研制了一台48V/1KW、50kHz的样机,经测试该变换器能在30%及以上负载范围内实现零电压开关,电压纹波小于2%,30%负载时效率达到74%,60%及以上负载时效率达到85%以上.

电流模式控制移相全桥零电压软开关(ZVS)DC/DC功率变换器

本文介绍一种新型的高频DC/DC开关功率变换器,它采用电流模式移相PWM控制,在较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS),并给出了仿真主电路和主要波形。