高效率低THDI三相六开关Buck PFC整流器设计

研究的12扇区五段式空间矢量脉宽调制(SVPWM)策略具有器件电压应力更小、开关损耗低、输入电容电压纹波和输出电感电流纹波小的优点。基于该策略,分析了三相六开关Buck PFC整流器模态切换,推导了功率器件电压、电流应力及输入、输出滤波器的设计准则,为器件的选取和参数设计提供理论指导。通过1 kW试验样机,验证了12扇区五段式SVPWM三相六开关Buck PFC整流器具有高功率因数(PF)、低输入电流谐波(THDI)和高转换效率的良好性能。     

两级DC/AC变换器直流输入电流纹波抑制

两级单相逆变器的前级DC/DC变换器输入电流会含有较大的低频纹波电流,这会严重影响直流侧电源的寿命。此处基于电流反馈双半桥(CF-DHB)DC/DC变换器和全桥逆变器构成的两级DC/AC变换器,提出一种新的抑制输入电流纹波的方法,根据变换器的瞬时功率特性,计算出消除电流纹波所需的移相角,进而消除控制器输出量中的纹波分量。能够在保证交流输出电压质量的同时,显著抑制输入电流纹波,并且能够消除负载突变时的电流振荡。实验验证了所提控制方法的有效性。     

两级宽输入DC/DC变换器设计与建模分析

宽输入DC/DC变换器功率器件承受电压应力变化范围大,增加了电路损耗,减小了使用寿命。两级式变换器能够减小电路中功率器件的电压应力,但控制较为复杂。此处研究了一种电流控制型双Buck级联形式的宽输入开关电源,仅对后级电路进行闭环控制,简化了控制,有效减小了电路体积。建立了电路传递函数模型,讨论了电路的稳态特性及动态特性,进行了电路的稳定性分析,并通过仿真与实验分析,证明了电路具有良好的动态性能和输出稳定性,从而验证了设计方案的可行性。     

高输入输出变比DC/DC变换器研究

在输入输出变比较高的DC/DC变换场合,两级式变换器比单级式变换器具有更大的优势。研究了一种Buck+倍流整流不对称半桥的电路拓扑,阐述了该两级式拓扑的优点和控制方法。通过合理选取前级Buck电路的输出电压和对后级不对称半桥占空比的优化设计,使不对称半桥工作在功率均匀分配及实现ZVS的最佳状态,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1kW,200～400V输入、24V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

双Boost PFC变换器输出电压纹波的研究

双Boost PFC变换器在半桥逆变器的UPS中得到广泛使用,其输出电压纹波的质量直接关系到UPS的稳定性.采用功率匹配的方法对双Boost PFC变换器的输出电压纹波进行深入研究,得出了该拓扑输出母线电压二次纹波的变化规律和决定纹波大小的影响因数.仿真及其实验结果验证了理论分析的准确性.     

单级三相PFC+变压器串并联DC/DC变换器研究

为满足电动汽车车载充电机大功率输出需求,设计了一种单级三相功率因数校正(PFC)+变压器串并联DC/DC变换器。该变换器将三相PFC拓扑和移相全桥拓扑合二为一,采用变频控制,实现了输入PFC、桥臂开关管零电压开关(ZVS)开通和输出电压可调。变压器采用初级绕组串联、次级绕组经全桥整流加电感滤波后再并联的策略,实现了功率拓展及功率自动均衡。分析了变换器工作原理,根据实验技术指标介绍了参数设计和器件选取,分析了变压器在此结构下功率自动均衡原理。最后,设计实验样机验证了其有效性。     

一种适用于燃料电池车的高升压比DC/DC变换器

基于传统的半桥LLC谐振变换器,提出一种适用于输入低压大电流、输出高电压小电流的高升压比DC/DC变换器。变换器初级采用输入倍流结构,次级采用倍压输出结构,相比于传统拓扑,谐振电容电流应力和输出电容电压应力均减小一半。同时变换器增益增加了一倍。详细分析了变换器的工作原理,给出一套可行的设计方法。并基于TMS320F28335实现了变换器的数字控制。最后研制了一台额定频率为200 kHz的500 W样机,满载效率为95.8%。     

多端口分布式新能源输入低频电流纹波抑制

为实现对分布式新能源输入低频电流纹波的有效抑制,提出了一种应用于分布式新能源发电的多端口两级式DC/AC逆变器及其控制方法,其中输入直流源提供负载功率所需的直流分量,第三端口提供负载交流功率纹波。详细分析了所提三端口两级式逆变器的拓扑结构及其工作模式,讨论了为实现输入低频电流纹波抑制所需的电路关键参数计算方法及系统控制策略。最后通过搭建的95 W原理样机对所提拓扑及其低频电流纹波抑制策略开展了实验验证,实验结果证明该拓扑能够在实现纹波消除的同时获得高质量的输出波形。     

基于航空交流电网的两级PFC技术的研究

随着航空用电设备的增多,大量谐波电流涌入航空电网,对其造成谐波污染,为消除这些谐波污染,研究了一种基于航空交流电网的两级功率因数校正(PFC)变换器。详细分析了电路结构和工作原理,并采用一种新颖的控制方案,可以有效减小PFC级的输出电压纹波。通过一台输出容量为350W的原理样机研究了两级PFC变换器的输入、输出性能。实验结果表明,该电路拓扑具有很高的功率因数,能够消除谐波污染,满足GJB181A标准要求。     

图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器

提出一种图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器(Power Factor Correction,PFC),解决了低压大电流输入场合下的Boost PFC效率和功率密度偏低的问题。此拓扑结合了无桥和交错并联技术,降低了输入整流桥、功率开关器件及Boost电感的损耗,消除了传统Boost PFC所存在的局部过热点,提高了变换器效率,适用于低压、大电流应用场合;结合了交错并联和零纹波技术,改善了变换器电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)特性,减小了输入、输出滤波电感和电容体积,提高了变换器效率和功率密度。本文详细阐述了此变换器的工作原理及其参数设计过程,并通过一台基于DSP控制的1kW样机进行了实验验证。     

一种新型单级PFC变换器的研究

提出了一种新型单级功率因数校正变换器的电路拓扑,分析了其工作原理。通过一台输出容量为600W的实验装置,研究了该电路拓扑的输入、输出性能指标。实验结果表明,应用该电路拓扑的实验装置,其功率因数较高,输入电流的总谐波畸变较低,输出电压纹波小,而且整个装置的效率也比较高。     

单级PFC滤波电容器电容量与输出电压纹波关系

单级功率因数校正是带有功率因数校正的AC/DC变换器中的最简单的一种.在半个工频周期中,文中详尽的分析了单级功率因数校正电路的输出电压的纹波成分与输出电流与输出滤波电容器电容量电容关系;得出了单级功率因数校正需要和大的输出滤波电容器的电容量才能满足常规开关电源对纹波电压的要求的结论,这使得单级功率因数校正的应用受到极大...     

通信电源中单相Buck功率因数校正器的研究

研究了断续电流模式(DCM)下单相Buck电路作为功率因数校正器的拓扑电路和工作原理,给出了实现功率因数校正的临界条件和临界电感的计算公式;分析了输入电流产生畸变的原因和影响畸变程度的主要因素;分别用功率匹配法和等效电流源法对该电路的输出电压纹波进行了分析,总结了输入电流畸变与输出电压纹波的定性关系。仿真结果验证了理论分析的正确性,表明单相Buck功率因数校正器(即单相Buck PFC)可以满足通信电源对功率因数的要求。     

不对称半桥单相单级式车载充电系统改进控制策略研究

对称半桥可以有效吸收单相变换系统直流侧二次纹波、减小系统体积、提高功率密度,但当半桥上下桥臂电容容值不等时,会在直流侧产生一次纹波。针对这一问题,分析研究了不对称半桥单相单级式车载充电系统,提出电感电流加电容偏置补偿的改进控制策略。基于该控制策略,从满足二次纹波功率补偿、电池最低电压及避免过调制三方面研究了半桥电路电感及电容参数设计方法。仿真和实验结果验证了不对称半桥通过采用改进的控制策略不仅能够有效滤除二次纹波,且不产生一次纹波,还可降低电池端电压与电流纹波;仿真验证了参数设计方法的有效性。     

变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器

与传统电流断续模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器相比,定占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,然而,其功率因数(PF)低于传统DCM Boost PFC变换器,并随输入电压的增大而下降。针对此问题,提出了变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器,研究了其PF和输出电压纹波的表达式,通过占空比的拟合,给出了相应的控制电路。在90~220V输入电压范围内,变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的PF均接近于1,且具有较小的输入电感电流纹波和较低的输出电压纹波,实现了高功率因数与低输出电压纹波特性。实验结果验证了理论分析的正确性。     

准单级功率变换的高效单相三端口功率因数校正变换器

由于Boost型功率因数校正(PFC)变换器输出电压必须高于交流电压峰值,因此当负载电压较低时,其需要级联直流/直流(DC/DC)变换器,不利于系统效率提高。以优化PFC变换器随电网电压变化的瞬时效率、进而提升整体效率为目标,研究了一种单相三端口PFC变换器。通过将传统三电平Boost变换器的低压侧分压电容直接用作负载输出端口,并构造出一个高压端口,可以实现交流输入侧和直流负载侧之间的准单级功率变换,有效减小了系统中功率变换的级数,从而实现PFC变换器整体效率的提升。此外,准单级功率变换的特性还有利于减小后级DC/DC变换器的电压电流应力和功率损耗,进一步提高交流/直流(AC/DC)变换器的整体效率。文中详细分析了三端口PFC变换器的工作原理和控制策略,建立了损耗分析模型并进行了仿真验证。最后,利用2kW实验样机验证了所研究变换器在改善系统效率方面的有效性。     

交错并联Boost PFC电路的应用研究

详细论述了电感电流断续模式下的Boost PFC交错并联电路,该控制电路能有效减小输入电流纹波和开关器件的电流应力、减小单个电感容量和前级EMI滤波器尺寸,提高PFC电路的功率等级和效率。分析对比了电感电流断续模式下,交错并联Boost PFC电路中分立电感和耦合电感的工作原理。由分析可知,采用电感直接耦合的PFC电路存在电感峰值电流增大,输入电流谐波含量高,功率因数低等问题。采用一种新颖的耦合电感绕线方式,并利用Gyrator-Capacitor法对该耦合方式建立模型,仿真和实验证明这种新颖的电感绕线方式能很好地克服电感直接耦合存在的缺点。     

基于飞跨电感的高升压比级联式DC/DC变换器

高升压比DC/DC变换器在微电源并网、不间断电源以及车载电源等场合均有广泛应用。飞跨电感模块,既具有升、降压能力,又可以实现能量双向流动。利用多个飞跨电感模块输入、输出端串、并联组成共正极、共负极和不共地3种不同结构的级联式高升压比DC/DC变换器,其均可在较合适的占空比下维持较低的电流应力,获得高电压增益。模块间采用载波移相调制可以减小模块输入侧电流纹波、变换器输出电压纹波和输出滤波电容容值。详细介绍了飞跨电感模块和DC/DC变换器的结构及工作原理,并以其中不共地变换器拓扑为例通过仿真和实验验证了其正确性。所提变换器具有电压增益便于调节、扩容方便和应用范围广等优点。     

基于定频控制的对称式倍压整流输出两级式变换器

针对高压输出、宽负载变化的行波管(TWT)电源,提出一种基于定频控制的Buck+半桥LLC倍压谐振两级式DC/DC变换器。该变换器通过定频控制解决了变频控制时磁性元件的优化设计问题,并通过合理地选择LLC的工作频率,使LLC的开关管和整流二极管在全负载范围内分别实现了ZVS和ZCS。通过对传统的Cockcroft-Walton倍压整流电路进行改进,得到对称式倍压整流电路,有效地降低了输出电压纹波和电压跌落,却不用增加器件的数量,更适用于高压、小电流输出场合。首先利用电容充放电原理对任意方波输入的倍压整流电路进行定量分析,得到输出电压纹波和电压跌落的公式。其次,从时域对LLC进行详细的稳态分析。然后,对两级式变换器进行优化设计,并给出定频LLC的优化设计方法。最后,通过实验验证了以上分析的正确性。     

基于单周及浮充技术的单相高性能有源功率因数校正电路研究

针对双级有源功率因数校正(PFC)技术的改进措施加以分析和论述,阐述了该功率因数校正变流器存在的一些不足之处,研究了一类改进型双级有源功率因数校正开关变流器拓扑,优化改进的有源功率因数校正AC/DC变流器结合单周控制技术控制方法的原理,以及浮充技术.改进的单周控制有源PFC变流器具有结构简单、控制精度高、响应速度快,特别是具有控制性能对系统和电源参数变化不敏感等优点.文中还阐述了变流器的工作机理、控制方法及其试验分析.