负载和输入电压自适应零电压软开关全桥变换器

该文提出一种在宽输入电压和宽负载范围内工作于零电压软开关(ZVS)的全桥DC-DC变换器。该变换器是在传统移相全桥变换器拓扑的基础上增加了一个简单的LC辅助电路,并通过窄频率调节方式控制辅助电流,在满足ZVS条件下能够最小化环流损耗。采用窄频率变化能够对辅助电流进行有效的调节而不会对主电路的设计和控制带来明显的影响。对变换器的稳态性能进行详细分析;建立变换器的数学模型,可直接用于变换器的优化设计和精确控制。实验结果与理论分析具有很好的一致性。

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。

一种新的零电压零电流开关的直流-直流变流器

提出了一种新的零电压和零电流开关(ZVZCS)直流-直流变流器。此变流器采用一个原边辅助型变压器进行隔离,结构简单,仅使用一个辅助变压器和两个二极管来获得超前桥臂零电流开关(ZCS);辅助变压器的额定容量约为主变压器的10%。此变流器具有良好的负载电流控制能力,可使因电路的不对称性或瞬态现象而产生的磁饱和的可能性大大降低。这是采用变压器隔离的直流-直流变流器的一个十分重要的特色。该变流器的性能通过一个实验原型线路的测试得到了验证。

一种新型的零电压开关无桥PFC变换器

介绍了一种采用零电压开关技术且功率因数高的新型单相无桥ZVS-PFC变换器。由于这种变换器拓扑结构中所有的功率半导体器件都采用软开关技术控制,因此不仅降低了开关损耗,还可以获得最高效率。

ZVS高效率AHB直流变换器的研究

分析研究了一种不对称半桥(AHB)直流变换器的电路工作原理。利用负载折射电流实现开关管零电压开关(ZVS),同时采用同步整流控制技术,可以有效提高变换器的效率;研制了200W原理样机,试验结果表明:该变换器具有体积小、高效率、高功率密度等优点。

全桥ZVS PWM电容器充电变换器

为对广泛应用的电容充电大功率全桥零电压软开关高压变换器进行理论分析,从零电压(相当输出短路)到最大电压用变换器对电容器进行了充放电试验。变换器电路中充分利用器件的寄生参数,通过在高压变压器的原线圈串联电感,实现主开关管输出高压整流二极管的零电流软切换,变换器通过脉宽调制和电流控制调节输出电压并具有过压和过流保护功能。给出变换器的静态分析,同时给出了基于UCC3895 PWM控制器的直流—直流变换器样机的详细设计和1 kJ/s充电速度的实验结果表明变换器的理论分析正确,方法可行。

改进型ZVS PWM全桥DC-DC变换器的研究

研究一种把软开关技术和移相PWM控制技术以及双向DC DC变换器技术有机结合在一起的新型高频DC DC开关功率全桥变换器。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)。该电路简单高效,超前臂、滞后臂都能在很宽的范围实现软开关。介绍和分析了变换器的工作原理,最后给出了实验结果和两个主要波形,并做出了详细的说明。

新型移相全桥ZVS-PWM变换器设计

本文介绍了一种新型的高频DC/DC开关功率变换器的主电路拓扑结构及其相关元件参数的计算,并给出了主要仿真波形。该变换器增添了辅助谐振网络,在较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS)。

一种新颖有源箝位ZVS正激变换器的研究

介绍了一种中心抽头全波整流有源箝位ZVS正激变换器的工作原理及主要参数计算。有源箝位电路由一个箝位开关管和箝位电容组成。变压器磁芯实现无损复位,励磁能量和漏感能量全部传递到负栽.磁芯利用率高,功率开关管承受电压应力降低。通过变压器漏感与开关管输出电容的谐振,主开关管与箝位开关管都可以实现ZVS开通,提高了变换器工作效率。文章首先分析了变换器工作原理,然后给出了主要参数的计算方法,最后通过样机(48V输入5V/20A输出)实验验证了该拓扑的高效性能。

一种全波整流有源箝位ZVS正激变换器的研究

介绍了一种中心抽头全波整流有源箝位ZVS正激变换器的工作原理及主要参数计算。有源箝位电路由一个箝位开关管和箝位电容组成。变压器磁芯实现无损复位,励磁能量和漏感能量全部传递到负载,磁芯利用率高,功率开关管承受电压应力降低。通过变压器漏感与开关管输出电容的谐振,主开关管与箝位开关管都可以实现ZVS开通,提高了变换器工作效率。首先分析了变换器工作原理,然后给出了主要参数的计算方法,最后通过样机(48V输入,5V/20A输出)实验验证了该拓扑的高效性能。

准连续电流型变压变流器及其新型ZVS结构

提出了一种优化变压器,它可将输入电压用整数因数2、3、4进行乘、除,具有很高的性能。逐步介绍了准连续电流型变压变流器,最后介绍了全双向零电压开关(ZVS)变流器。理论研究表明,只要降低变压器磁化电感的值便可实现ZVS工作。ZVS工作条件产生了有利的变流器控制方法,并提出了一种离散变频控制方法。变压器中允许有三角形电流使ZVS具有较高的电流有效值。对电流的估算进行了理论研究。实验结果显示其效率高于97.5%,并证实了理论研究的精确性。

基于图腾柱无桥PFC的软开关控制变换研究

随着数据中心所需能量的日益增长,对于变换器高性能指标的追求十分迫切。文中设计了基于图腾柱结构实现高效高功率密度的软开关功率因数校正(PFC)电路,采用无桥PFC拓扑结合第三代宽禁带氮化镓器件,通过全数字控制方法实现电路在电流临界和准方波2种状态下切换工作,保证变换器在具备PFC功能的同时实现开关管零电压开关(ZVS)。首先介绍了图腾柱无桥PFC基本电路结构,通过分析电路暂态过程得出实现软开关特性的条件;然后根据全数字双闭环控制方法实现系统PFC功能,结合数学仿真模拟不同状态下图腾柱PFC输出特性;最终搭建了1台输入有效值220 V,输出48 V/400 W的AC/DC变换器。结果表明,系统在实现PFC功能的同时,可在全输入电压范围内保持ZVS特性,验证了电路设计及控制策略的可行性。

基于UCC3895的移相全桥软开关升压变换器设计

研究了一种新型的高频DC/DC开关功率变换器,采用单电压环移相PWM控制,在比较低的变压器匝比条件与较大的负载范围内实现了开关器件的零电压软开关(ZVS)。最后给出了实验结果和几个主要波形,并做出了详细的说明。

移相全桥软开关直流变换器的设计与实现

在电力电子装置小型化、轻量化的趋势下,可以通过提高开关器件频率来减小储能元件体积,但同时会对整机效率造成影响。针对较大功率的直流变换器,采用移相全桥软开关技术,分析了变换器在整个开关周期中实现零电压开关的6种典型模式工作状态,通过小信号建模得到变换器输入与输出的传递函数,同时介绍了变换器系统结构和参数设计,在此基础上制作了一台功率为1 kW、开关频率为100 kHz的样机。实验结果表明,该设计能够实现高频开关器件的零电压开通,输出纹波小、动态响应好,验证了设计方案的可行性。

并联模块化大功率直流电源的设计

大功率直流电源在工业和军用领域有广泛的应用需求,由于大容量单体电源的技术尚不成熟,因此基于模块化并联运行技术的大功率直流电源成为解决当前实际需求的有效手段之一。介绍了一种应用于船舶的大功率直流电源的设计,详细论述了其主要电路的设计和多模块并联工作控制原理。

25kW全桥移相变换器系统设计

针对大功率高频开关电源的应用,设计出了25 kW大功率的全桥移相变换器系统。该系统主电路采用全桥移相变换器,开关控制采用UCC3895控制器。介绍了主电路结构、控制方式选择和控制电路设计,并针对大功率变换器中抑制开关管尖峰电压和实现软开关问题,提出了解决方案。通过实验样机的调试,验证了方案选择和参数设计的正确性。

磁耦合无线电能传输旋转变压器的设计与分析

接触式旋转电子设备具有易磨损、无电气隔离等缺点,不利于设备的安全可靠。提出了一种非接触式旋转磁耦合无线电能传输(ICPT)装置,由旋转松耦合变压器、S/LCC补偿谐振变换器和DC/DC变换器组成,具有电气隔离性好、灵活性高、安全性好等优点。为了验证分析和设计,制作了一个400 W的可旋转50 mm间隙的样机,并进行了测试,结果表明从直流40 V输入到直流40 V输出的总效率为84.3%。

基于双向DC-DC变换器的新型电磁铁停电保磁系统研究

起重电磁铁主要用于各种钢材的运输。电磁铁停电保磁系统既是起重电磁铁作业的馈电整流设备,又能作为起重作业现场的安全保障系统。在基于双向DC-DC变换器的电磁铁停电保磁系统中,本文为了提升双向DC-DC变换器的效率,提出一种基于线性控制的改进PWM移相控制策略,使变换器在宽电压和全负载范围内实现所有开关管零电压开关(Zero Voltage Switching,ZVS),且有效减小电感电流有效值,从而实现变换器整体效率的提升。实验结果表明,基于线性控制的改进PWM移相控制策略使双向DC-DC变换器的整体效率得到了提高,电磁铁停电保磁系统减少了设备体积,提高了可靠性,降低了能耗,提升了效率。

基于单周控制的新型正激变换器的设计

主电路采用有源箝位单端正激电路拓扑结构,有效的降低了开关管电压应力,实现了零电压开关,减少了电磁干扰,可以在占空比大于0.5的情况下工作,此外,还可实现变压器铁芯的磁复位。详细分析了有源箝位正激变换器的基本工作状态与原理,对主电路的变压器、输出滤波电路、箝位电容电压与箝位电容等关键参数进行了详细的分析与设计。控制电路采用基于单周期控制技术的芯片IR1150作为主控芯片。分析了系统电压、电流双闭环的控制原理,并对控制系统的电流环、电压环进行了分析与设计,得出了系统的开环传递函数。研制了一台120W的实验样机,实验结果表明,该电路具有结构简单、效率高、输入电压范围宽、动态响应好等优点,而且所提出的变换器实现了零电压开关,降低了开关管的电压应力,从而验证了理论分析的正确性。

同步整流反激变换器在FCCM模式下环流能量回馈技术研究

单端反激同步整流变换器工作于轻载状态时会产生反向环流,造成功率损耗,并且通常用于监测环流的零点检测电路结构复杂、控制难度大.为避免这些问题,本文采用了一种结构简单的新型同步整流电路,无需抑制反向环流,而是通过匹配谐振参数的方式使得同一周期内整流MOS第二次开启,充分回收环流能量.同时,本文对轻载时各工作阶段电压电流表达式与谐振时间做了定量计算,并给出实验波形.验证结果表明,该结构可使环流能量无损回馈,同时实现开关管零电压开关(ZVS),且有效抑制低频阻尼振荡,使轻载时的电路工作效率大幅提升.