定频变占空比控制的倍压型宽增益LLC谐振变换器

传统LLC谐振变换器在宽电压范围应用时开关频率工作范围过宽,且电压调节性能较差。针对上述问题设计了一种定频变占空比的脉宽调制策略,该策略基于倍压结构的全桥LLC谐振变换器,通过改变原边侧开关网络工作在全桥和半桥的占空比,调节谐振槽输入电压;同时,控制副边侧双向开关,可改变整流网络工作在全桥和倍压两种整流模式的占比,最终实现4倍电压增益的调节范围。与变频控制相比,该策略下变换器负载和励磁电感对增益的影响较小,可选用较大的励磁电感来减小循环电流。变换器原边侧开关管实现ZVS导通,整流二极管实现ZCS关断。最后,仿真与实验验证了该调制策略下变换器的可行性。

新型ZVS全桥DC/DC变换器

针对移相全桥软开关变换器存在的滞后臂难以实现零电压开关(ZVS)和占空比丢失的问题,提出了一种新型的全桥移相零电压变换器拓扑,采用3个等效的高频变压器替代传统的高频变压器,将阻断电容分成2个等效电容串联在桥臂中点之间,增加1个辅助电感实现滞后臂的ZVS。论述了所提出变换器的电路结构、工作原理和关键参数的设计。根据新的拓扑,设计了一台9kW的实验样机,实验结果证明了该电路拓扑能在宽的负载或输出范围内实现软开关。

ZVS三管推挽直流变换器

提出一种采用3个开关管的推挽式(three-transistorsPush-Pull,TTPP)变换器,仅需要在传统推挽变换器的输入电源和变压器两个原边绕组中点间插入一个辅助开关管Q3。两个主管驱动信号ugs1和ugs2与传统推挽变换器中开关管的驱动信号相反;除去死区时间,辅管驱动信号ugs3是两个主管驱动信号ugs1和ugs2的与非关系。用等效电路的方法结合解析方程,分析电路各个工作模态的工作原理和主要开关波形。指出主管可在宽负载范围下实现零电压开通(zerovoltage switching,ZVS),且主管关断电流是传统推挽电路中的一半值。辅管在大负载或加大漏感情况下可以实现ZVS开通,辅管的额定电压是主管的一半,等于输入电压。讨论软开关的实现问题。提出控制芯片及其驱动电路的设计方法,完成一台800W、开关频率为83.3kHz的原理样机,实验结果验证了该变换器工作原理的有效性。

ZVS移相全桥低压大电流开关电源的设计

设计制作了一款ZVS移相全桥变换器的低压大电流开关电源,详细阐述了部分电路的设计过程和参数计算,并通过抑制桥式变换器中超前/滞后桥臂功率管的高频谐振,降低主电路中上下桥臂的直通风险。最后设计制作的3 k W(15 V/200 A)低压大电流电源验证了设计的可行性,给出了详细的实验结果,整机效率达90%以上,对电源开发者有一定的借鉴作用。

移相控制全桥ZVS-PWM变换器的分析与设计

阐述了零电压开关技术(ZVS)在移相全桥变换器电路中的应用。分析了电路原理和各工作模态,给出了实验结果。着重分析了主开关管和辅助开关管的零电压开通和关断的过程及实现条件。并且提出了相关的应用领域和今后的发展方向。

基于DSP的智能型ZVS软开关电镀电源设计

本文设计了一种开关管带并联辅助网络的零电压全桥软开关电路拓扑,具有节能增效、可靠性高的优势;采用TMS320LF2407A为核心控制芯片,得到了全桥移相PWM波形的输出,并设计了反馈信号调理电路与后端驱动电路,电路形式简洁紧凑,实现了软开关电镀电源的全数字化控制。

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。

三重移相调制下DAB变换器全功率范围统一ZVS控制策略

双有源全桥(dual active bridge,DAB)直流变换器有多种调制方式,采用三重移相(triplephaseshift,TPS)调制方式时,有3个控制量,更加灵活。该文分析TPS调制方式下DAB变换器的开关模式及工作波形,推导出在不同工作模式下实现各器件软开关All-ZVS(zero voltage switching)的控制变量约束条件,得到实现All-ZVS的可行域。在此基础上与已有的电感电流有效值最优化控制算法结合,提出一种电流有效值准最优化的All-ZVS控制策略。该策略在全功率范围和双向功率传输下改善了器件的工作条件,在减小导通损耗的前提下进一步消除了开关损耗,大大提高了效率,在低功率段的效率提升尤为明显,有利于进一步提升变换器的开关频率和功率密度。最后搭建实验平台进行验证,实验结果验证了理论分析的有效性。

一种带辅助电路的全桥移相ZVS变换器拓扑的设计

许多结构诸如添加饱和电感、在滞后臂并联由电感和开关管组成的辅助电路、副边采用倍流整流电路等被用来拓宽传统全桥ZVS拓扑实现零电压开关的负载范围,减小占空比的丢失,但这些方法往往成本高,设计难度大。我们以低成本,设计简单同时又能满足系统性能为出发点给出了一种带简单的LC辅助谐振电路的变换器拓扑。论文阐述了该变换器的基本工作原理,分析了占空比的丢失和实现ZVS的范围。在设计中通过折中考虑各个元件参数使得系统获得最佳性能,并给出了一个1.2kW变换器的设计实例来说明如何找到系统的最佳参数。

基于TI控制器UCC28950的全桥移相ZVS变换器设计

采用TI移相控制器UCC28950设计了全桥移相变换器,实现了其超前桥臂、滞后臂的零电压开关,其系统具有结构简单、占空比丢失较小、软开关较容易实现等特点。首先全面分析了全桥移相的工作原理,讨论实现软开关的必要条件,计算了主要器件参数,然后利用PSIM仿真软件对电路进行仿真,最后通过实际搭建的5k W大功率AC/DC开关电源进行测试,验证了此方法设计的合理性。

移相全桥ZVS直流变换器研究综述

移相全桥零电压开通ZVS(zero voltage switching)直流变换器具有工作频率恒定、拓扑结构简单、功率密度高且能利用器件自身的寄生参数谐振实现ZVS等特点,在中高功率应用场合中备受青睐。然而,传统移相全桥ZVS变换器软开关范围有限,存在环流损耗、副边占空比丢失以及整流桥寄生振荡等缺陷。针对移相全桥ZVS变换器存在的问题进行了分析,对典型的拓扑结构和调制策略进行分类,比较了各方案的优势与不足,并提出了一种基于互补占空比的改进方案,建立模型并进行了仿真验证。

单周期控制ZVS PWM全桥三电平电流源

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动时,仅在一个周期内就可以实现控制目标。在简要分析单周期控制机理的基础上,提出了一种改进的单周期控制方法,并在ZVS全桥三电平直流电流源中验证了这种新颖的控制方法。基于单周期控制研制了一台3kVA的ZVS全桥三电平直流电流源实验样机;给出了设计实例和实验结果。实验结果表明,该变换器的控制方法简单、可靠且通用性强。

基于ZVS全桥软开关技术的充电器的研究

针对开关电源体积大、充电效率低、损耗高及控制复杂等缺点,设计了一种基于ZVS(Zero Voltage Switch,零电压开关)全桥软开关技术的充电器。文章提出了一种高频功率拓扑ZVS移相全桥软开关电路的方法,减小了开关管的开关损耗,并使整个电路的效率得到提升。通过Saber仿真软件对其进行仿真验证,仿真结果合乎设计要求,并设计样机加以验证。

基于互补占空比调制的改进全桥ZVS直流变换器

针对传统移相全桥零电压开关ZVS(zero voltage switching)变换器存在的例如软开关范围受限、占空比丢失以及寄生振荡问题,提出了一种基于互补占空比调制的改进全桥ZVS直流变换器。通过引入并联辅助谐振网络以实现滞后桥臂开关宽范围的ZVS,选择较小的谐振电感以减少占空比丢失,引入原边钳位二极管网络以消除寄生振荡。详细阐明了工作原理与特性分析,并进行了仿真对比。结果显示,在20%负载条件下,相较于传统移相全桥变换器,所提改进全桥变换器保证了软开关特性且消除了寄生振荡。

宽输出LLC谐振变换器的定频PWM控制策略

传统频率控制的LLC谐振变换器不适用于宽电压范围的应用场合,且存在较大的循环电流而难以实现高转换效率。为了解决这些问题,提出一种简单的定频PWM控制策略,谐振变换器的后桥臂通过固定的开关频率控制,开关频率等于谐振频率;前桥臂采用PWM控制,将谐振网络的输入电压转换成多电平电压,谐振变换器实现2倍的电压增益调节范围。在这种控制方式中,增益范围独立于负载和励磁电感,可以简化谐振参数设计,通过设计较大的励磁电感减小电路的传导损耗和开关关断损耗,提升转换效率。仿真结果表明:谐振变换器可以实现宽输出电压,该控制策略降低了循环电流和关断电流。最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性。

三相隔离型AC-DC-DC电源自适应线性自抗扰控制方法及纹波抑制补偿策略

三相隔离型AC-DC-DC电源因其具有功率密度大、电气隔离等优点,在工业上应用广泛。但在一些负荷频繁投切的特殊应用场景下,如电泳、电镀等,基于传统PI控制的电源存在输出电压响应速度慢及纹波大的问题。为了提升电源的输出电压响应速度,该文在分析线性自抗扰控制中关键带宽参数与输出量之间关系的基础上,提出一种控制器带宽参数自适应调节的线性自抗扰控制(A-LADRC)方法以实现输出电压在负荷突变下的快速调节。而针对系统前级不控整流环节中电压六脉动分量对后级系统带来的输出电压纹波增大问题,设计一种根据系统输出电压反馈值,自适应调整变换器占空比补偿量的控制策略,以实现减小电压纹波的目的。最后通过一台400 V/50 A的实验样机对所提方法进行了验证,结果表明所提方法能够有效提升系统输出电压响应速度并减小电压纹波,具有较好的实际工程应用价值.

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR)DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明:与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。

高频隔离型电动汽车快速直流充电器研究

研究了一种新颖的高频隔离型电动汽车快速充电直流变换拓扑结构,在传统移相全桥变换器基础上加入简单的辅助网络实现移相全桥ZVZCS,为确保滞后桥臂实现ZVS,将移相全桥ZVZCS结构与半桥LLC谐振电路通过共享滞后桥臂相结合构成混合全桥-半桥电路,变换器以串联形式输出,由PWM移相来控制。论述了为改善传统移相全桥ZVS电路缺陷已提出的一些改进型结构,详细分析了所提出的混合型变换器的工作原理和工作特性,最后研制了15 kW的实验样机,验证了该结构的正确性和优越性。

一种高效隔离的双向DC/DC变换器

面对全球环境急剧变化、能源紧张、节能减排压力的不断上升,具有效率高、体积小、动态性能好、成本低等优势的双向DC/DC变换器的技术需求日益增多。文章在分析传统隔离式双向DC/DC变换器各种拓扑的优缺点的基础上,提出了一种具有隔离、高效、高功率密度的LLC谐振式双向DC/DC变换器的对称拓扑结构。通过研究LLC谐振电路参数的计算方法,设计了300 W,336/24 V的双向DC/DC变换器样机模型,并在Cadence Pspice环境下,建立了相应的等效电路模型,从空载到满载全范围工作状态下,仿真实现了谐振侧开关管零电压开关(ZVS)和整流侧整流二极管零电流开关(ZCS),减小了损耗,提高了效率,降低了电磁干扰(EMI),验证了双向DC/DC变换器对称拓扑结构及其谐振电路参数计算方法的正确性。