一种宽输入范围的双桥LLC谐振变换器

提出一种新型的宽输入电压范围的双桥LLC谐振变换器。该变换器可以看作是由全桥LLC电路和半桥LLC电路共同构成。相比于传统的变频控制,该变换器采用定频PWM控制,励磁电感值对变换器增益影响较小,可简化谐振参数选择过程,且更有利于磁性元器件的设计。变换器在全负载范围内能够实现原边开关管的ZVS开通和副边二极管的ZCS关断。首先详细介绍该变换器的拓扑结构和驱动时序及工作原理,然后对增益特性及软开关进行分析。最后搭建1台120~240 V输入、24 V/20 A输出的实验样机,对理论分析进行验证。     

高频隔离并网系统中LLC谐振变换器频率跟踪策略研究

在高频隔离并网系统中,LLC谐振变换器工作在谐振点时可显著提高系统整体的效率,然而在实际工作条件下,难以保证其工作频率与谐振频率点完全一致。为实现谐振频率点的跟踪,该文提出一种自适应频率跟踪策略,通过变压器副边整流二极管工作状态实现对谐振变换器工作模式的区分。最后设计一台1 kW的LLC谐振变换器样机,通过实验验证了该频率跟踪控制策略的有效性。     

三端口LLC谐振型变换器研究

为解决多个变换器引起的能量损耗问题,提出一种三端口LLC谐振型结构的变换器,可实现同时向负载端和储能端供能.建立基波近似(FHA)模型,分析变换器的增益特性.传统的脉冲宽度调制(PWM)策略无法实现宽范围零电压开关(ZVS)技术,现有的脉冲频率调制(PFM)控制策略需要复杂的建模过程.研究中设计了改进的PWM-PFM混...     

基于拓展移相调制的双有源桥回流功率优化策略

在光伏直流汇聚与消纳领域,针对双有源桥DC-DC变换器由于回流功率导致效率降低的问题,在扩展移相调制的基础上,提出一种基于移相比坐标变换的回流功率优化调制策略.所提策略简化了不同模式下的传输功率数学模型,给出了回流功率分段优化运行轨迹,保证了传输功率与坐标变换后外移相比的单调性,根据坐标变换后的外移相比寻求最优移相比组...     

应用于独立光伏系统中的GaN LLC谐振变换器研究

以作为独立光伏发电系统中DC-DC变换器的基于增强型Ga N晶体管的高频LLC谐振变换器为研究对象,通过LTSPICE仿真和实验研究的方法,对增强型Ga N晶体管、高频平面变压器、不同输出二极管在LLC谐振变换器的应用现象进行理论分析、仿真与实验验证。研究结果表明:采用增强型Ga N晶体管及平面变压器的LLC谐振变换器可实现高频软开关,样机薄而小,可提高功率密度;增强型Ga N晶体管反向导通时,其源-漏极电压Vsd较大;200 k Hz开关频率下输出二极管结电容较小,易实现零电流开关,提高效率。     

串联谐振式高频链逆变器及电流型解结耦调制

为解决单相高频链矩阵式逆变器在换流时变压器副边后级电路功率器件上存在的电压过冲问题,通过在变压器原边的前级H桥逆变电路中引入LC串联谐振槽的方式,提出一种串联谐振式高频链矩阵逆变器结构,并对此提出一种电流型解结耦单极性调制方法。在所提方案中,高频链变压器前级逆变电路采用脉宽脉位调制(sinusoidal pulse width and position modulation,SPWPM)以输出高频谐振电流,后级矩阵变换器应用电流型解结耦调制策略,通过与前级电路保持同步工作,构造前级输出电流的无中断的流通路径,以避免对变压器副边漏感电流的强制打断,可实现矩阵变换器的谐振软开关安全换流。在重点阐述串联谐振式高频链逆变器的工作原理并分析电流型解结耦单极性调制策略的具体工作模态的基础上,通过仿真和实验验证所提电路及其调制方法的可行性与有效性。     

一种改进设计方法的全数字升压型LLC

提出一种基于"电流矢量角"模型的LLC谐振变换器设计方法。依据此设计方法结合新能源中需要提升电压及数字化控制的要求,设计制造一台基于TMS320F28335平台的应用于微型风力发电系统的全数字升压型LLC样机,并通过实验验证这种全数字化LLC设计方法的正确性。     

双向LLC谐振型直流变换器设计与控制

针对直流配电网中连接超级电容的LLC谐振直流变换器,利用双向LLC直流变换器电压稳态增益,设计变换器谐振回路的参数。运用等效电路模型法对双向LLC直流变换器进行小信号建模,分析设计变换器的闭环PI控制器,据此控制超级电容的充放电功率,维持系统母线电压稳定。最后,对所设计的LLC直流变换器在Matlab/Simulink里进行仿真分析,并通过实验样机进行实验验证,通过仿真和实验结果证实了该文所采用的理论分析与设计方法的正确性和可靠性。     

一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器

为减小双向变换器低压侧电流纹波,改善变换器硬开关现象,降低其闭环系统设计的复杂程度,提出一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器。该变换器在低压侧全桥桥臂中点加入2个交错并联的Boost电感,在增加变换器增益的同时可减小变换器低压侧电流纹波,高压侧为倍压整流电路,进一步增加了变换器增益,同时利用变压器漏感与谐振电容谐振创造了高压侧开关管ZCS的条件。该变换器正反向均采用PWM+PFM混合调制控制,通过改变占空比调节输出电压,调节开关频率实现高压侧开关管的ZCS,采用该控制方案降低了变换器闭环系统设计的复杂程度,并可减小高压侧开关管的关断损耗。搭建一台600 W试验样机,进行正反向实验,验证所提方案的有效性。     

基于宽禁带元件的电池储能用双向直流变换器

为了保证微电网电能质量,微电网须配备储能系统协助可再生能源实现削峰填谷。文章针对低压电池储能系统,设计了一种全氮化镓(GaN)高频双有源桥型双向直流变换器,详细分析了电感、变压器运行参数,并建立和分析了变换器运行损耗模型。设计了高频条件下氮化镓驱动电路,并对线路与半桥电路的布局进行优化。对双有源桥变换器样机进行双脉冲测试试验,试验结果验证了样机驱动电路设计的合理性与氮化镓开关管的特性,并通过对比实验验证了样机在同一工况、不同调制策略时三重移相调制策略的优势。     

基于布谷鸟算法的电子变压器输出端谐振参数优化

常用来降低电子变压器主开关损耗的方法。目前是基于LLC谐振网络的软开关技术。其中谐振参数的选取是否合适直接影响到电子变压器输出性能的好坏。为此,该文引入布谷鸟搜索算法对谐振参数进行智能优化设计。该搜索算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,并且其特有的巢寄生行为和莱维飞行特性能够使得谐振参数避免陷入局部最优。其优化过程首先利用基波分析法对变换器的参数进行建模,然后分析和研究谐振电感、励磁电感与谐振网络直流增益、输入阻抗角以及原、副边电流、励磁电流的直接关系,从而得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用布谷鸟搜索算法优化得到使电路损耗最小的谐振网络参数。最后,以半桥LLC谐振变换电路为例,通过实验验证了在宽输入电压下,全负载范围内,该优化设计方法比"FHA+仿真"法的效率提高了1%~2%,样机最高效率达97%,证明了论文所提优化方法的有效性。     

变频移相混合式控制CLL谐振变换器

为适应宽范围输入电压场合,该文结合变频控制(variable frequency control,VFC)和移相控制(phase shift control,PSC)这2种控制方式的特点,提出在输入高压时变换器进行移相控制,输入低压时进行变频控制的混合式控制方法。详细分析了在2种不同模式控制下全桥CLL谐振变换器的原理以及特性,并对变换器的谐振网络参数进行合理的设计。以500 W原理样机为例,对混合式控制全桥CLL谐振变换器进行实验验证。实验结果表明在混合控制策略下,全桥CLL谐振变换器能够实现原边开关管的零电压开通(zero voltage switching,ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(zero-current switching,ZCS),并具有开关频率变化范围窄、效率高等特点。     

Interleaved soft-switched active-clamped L–L type current-fed half-bridge DC–DC converter for fuel cell applications

In this paper, an interleaved soft-switched active-clamped L–L type current-fed half-bridge isolated dc–dc converter has been proposed. The L–L type active-clamped current-fed converter is able to maintain zero-voltage switching (ZVS) of all switches for the complete operating range of wide fuel cell stack voltage variation at full load down to light load conditions. Active-clamped circuit absorbs the turn-off voltage spike across the switches. Half-bridge topology maintains higher efficiency due to lower conduction losses. Soft-switching permits higher switching frequency operation, reducing the size, weight and cost of the magnetic components. Interleaving of the two isolated converters is done using parallel input series output approach and phase-shifted modulation is adopted. It reduces the input current ripple at the fuel cell input, which is required in a fuel cell system and also reduces the output voltage ripples. In addition, the size of the magnetic/passive components, current rating of the switches and voltage ratings of the rectifier diodes are reduced.     

CLLC谐振变换器调频-扩展移相控制研究

CLLC谐振变换器因其可实现软开关、功率密度高、调压范围大等优点受到广泛关注,但其传统的控制方法存在开关频率变化大、软开关实现范围窄的不足,导致CLLC变换器效率和功率密度的进一步提高受限。针对上述问题,提出一种CLLC变换器的新型调频-扩展移相控制方法,将控制分为两段并给出了分段的边界条件,通过移相控制缩短了开关频率变化范围,通过增加原边和副边桥的移相角增大了软开关范围。基于基波模型分析了变换器的增益模型和软开关临界条件,并基于MATLAB进行多种控制方法下的对比试验,验证了所提控制方法的正确性和有效性。     

一种谐振型双半桥+全桥三端口DC-DC变换器

提出一种谐振型双半桥+全桥三端口DC-DC变换器,各端口间均可实现功率双向流动。首先,分析该三端口DC-DC变换器的工作原理;其次,建立变换器稳态模型并分析功率传输特性和软开关特性;然后,对端口间功率耦合原因进行分析并提出硬件解耦方法;最后,通过磁集成降低磁元件数量,并通过仿真和样机实验验证所提三端口变换器硬件解耦的可行性以及磁设计和控制方案的正确性。     

Modeling and control of a PEM fuel cell based hybrid multilevel inverter

Multilevel inverter is an effective and practical solution for increasing power demand and reducing harmonics of AC waveforms. It is mainly employed in the distributed energy sources area because several batteries, fuel cell and solar cell can be connected through multilevel inverter to feed a load. This paper investigates the potentials of a single-phase Hybrid Cascaded Multilevel Inverter (HCMLI) fed from Proton Exchange Membrane Fuel Cell (PEMFC). A mathematical model of the PEMFC supplying HCMLI has been developed. This paper also presents the effect of a novel hybrid modulation on the device switching losses and harmonics of HCMLI. The proposed hybrid modulation technique combines the fundamental frequency switching scheme and Variable Frequency Inverted Sine Pulse Width Modulation (VFISPWM) technique. A comparison between the hybrid modulation strategy and the conventional Phase Disposition (PD) PWM method is also presented in terms of THD and switching losses. A suitable PID controller has been designed to control the output voltage of fuel cell based HCMLI, so that it can provide constant AC voltage with minimum THD up to the rated conditions. The inverter circuit topology and its control scheme are described in detail and their performance is verified based on simulation and experimental results.     

Pulse density modulation controlled converter for PV systems

This paper presents a pulse density modulation (PDM) controlled resonant converter for photo-voltaic (PV) system. Maximum power point of the PV generation system is tracked by deleting some control pulses of full bridge series resonant converter. Phase of the converter current is controlled by phase locked loop circuit and zero current switching is achieved for different irradiation conditions. Perturb and observe method is used for maximum power point tracker and designed system is experimentally tested by solar array simulator for 600 W PV power with 116 kHz PDM-MPPT controlled resonant converter.