双向全桥LLC谐振变换器的理论分析与仿真

将LLC谐振网络引入到全桥双向DC-DC变换器中,提出一种新型双向全桥LLC谐振变换器。该变换器主要由传统全桥双向DC-DC电路和LLC谐振网络组成。该电路可以在全负载范围内实现功率开关管的零电压开通关断和整流环节的零电流开通关断。文中介绍和分析了变换器的拓扑结构与工作原理,并通过仿真验证了理论分析的正确性。     

适用于ISOS拓扑的高压DC/DC变换器研究

在电力电子变压器和直流配电网等领域,需要采用DC/DC变换器双向传输能量。为了适用不同电压等级电网,研究适用于ISOS拓扑的双向DC/DC变换器,采用双向LLC谐振实现能量双向流动时开关器件的ZVS和准ZCS,使用均压电阻实现系统的稳态均压。首先描述双向LLC谐振变换器的工作波形,然后采用基波分析法对电路的增益特性进行分析。将适用于ISOS拓扑的增益特性及软开关的实现条件作为双向LLC谐振网络设计的依据,并对高频隔离变压器和ISOS拓扑的均压电路进行分析与设计。最后研制2个6.25 kW的变换器,对所提出的设计方法进行验证。试验证实变换器能够实现能量双向传输时开关器件的ZVS和准ZCS,并且能量双向流动时变换器具有相同的增益特性,同时变换器的串联不均压度小于3%。     

基于Saber的电动车LLC电源仿真

电动车控制器的辅助电源可采用半桥LLC谐振变换器,为此基于Saber设计了一款DC/DC降压半桥串联谐振变换器。半桥LLC电路采用UC3863作为控制芯片,计算出变压器匝数比、谐振电感、谐振电容等参数后,通过反馈回路采样输出电压和电流,通过隔离脉冲变压器驱动MOSFET管;DC/DC电路采用半桥串联谐振电路,将蓄电池提供的48 V降压到15 V、5 V两路电压。对电源用Saber进行仿真,最终实现了48 V到15 V、5 V的降压输出。     

卫星BCDR模块双向LLC谐振变换器拓扑研究

研究了双向LLC谐振变换器,该拓扑作为功率变换器,适用于卫星充放电调节器中。通过对该变换器的结构、原理进行分析,提出了一种同步整流控制方法和同步等宽变频控制方法相结合的策略,通过PSIM实现了双向LLC谐振变换器应用于卫星充放电调节器的仿真,双向最大输出功率为4kW,适应了卫星充放电要求的电压范围,实现了充放电模式切换、恒压恒流充电模式切换以及Taper充电模式,解决了传统LLC谐振变换器及控制方法存在的能量无法双向流动、存在循环功率、开关损耗偏大等问题。     

双向CLLLC谐振型直流变压器的分析与设计

提出一种双向全桥CLLLC谐振型直流变换器,在保持LLC谐振变换器高效率和高功率密度等优点的同时,具备双向传输能量的能力。所提的变换器无论正向还是反向工作,不需任何缓冲电路即可实现软开关。在采用基波分析法对所提CLLLC谐振变换器电压增益特性、软开关实现条件和变换效率进行分析的基础上,针对其在直流变压器中的应用提出相应的参数优化设计方法。搭建一台1 kW、400~48 V的实验样机,实验结果证实了所提结构和设计方法的可行性和有效性。该CLLLC谐振变换器样机在双向工作模式时的最大效率可达95%。     

同步控制双向LLC谐振变换器

本文提出了一种同步控制的双向LLC谐振变换器。为使变换器在正向、反向工作时拓扑结构相同,在电路中增加了一个辅助电感。该辅助电感除了可以使双向LLC谐振变换器的双向工作特性完全对称外,还可以帮助开关管实现软开关。文章提出的双向LLC谐振变换器结构简单、控制方法易于实现。当变换器开关频率小于谐振频率时,所有开关管均可以实现零电压开通(ZVS);当变换器开关频率大于等于谐振频率时,软开关特性与传统LLC谐振变换器相同。因此变换器具有较高的效率,很适合应用于能量双向流动的场合。同步控制的双向LLC谐振变换器与传统二极管整流的单向LLC谐振变换器的工作特性存在差别,为了精确分析,文章提出了新的等效电路模型,并给出了同步控制双向LLC谐振变换器的电压增益公式和软开关条件。最后通过实验验证了理论分析的结果。     

Boost+变压器串/并联型LLC级联变换器研究

为满足高压,宽输入、输出低压,大电流、高功率密度直流模块电源的技术要求,设计了一种Boost+变压器串/并联型LLC级联高频直流变换器。该级联变换器的前级Boost闭环工作,实现输出稳压;后级LLC工作在定频、开环方式,实现电气隔离与降压。对该级联变换器的工作原理进行了分析;同时,对前级Boost电路参数和后级LLC谐振参数进行了优化设计。最后,实验验证了该级联变换器理论分析的正确性与可行性。     

宽输入电压的双向DC/DC变换器的研究

为了适应不同光伏发电储能系统直流母线电压,扩宽输入电压范围,设计了一种宽输入电压的双向DC/DC 变换器.该变换器采用级联式拓扑结构,前级由四开关Buck-Boost变换电路构成, 采用脉冲宽度调制的控制策略, 后级由L-LLC谐振变换电路构成,采用脉冲频率调制的控制策略,通过调节前级变换电路的占空比和后级变换电路 的开关频率,达到扩宽输入电压范围的目的.仿真结果表明, 所提出的双向DC/DC变换器的输入电压变化范围为 100~1000V,并具有良好的稳压效果.     

低压直流系统用LLC谐振直流变换器参数优化设计方法

针对低压直流系统用直流变换器,文中提出一种利用相量图进行LLC谐振变换器参数设计的方法。在介绍LLC谐振变换器的基本工作原理之后,采用基波分析法,得到变换器的基波等效电路;然后,通过相量图表现变换器中各变量的关系,以此说明变换器增益范围对励磁电感和谐振电容取值的限制要求;最后,结合谐振电容选型和变换器效率特性等因素,利用最低开关频率与谐振电容峰值电压和谐振电流的关系,方便地确定最低开关频率和其它电路参数的设计值。     

一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器

针对车载DC-DC变换器输入电压变化范围大的问题,提出一种组合式宽输入高效率DC-DC变换器。该变换器包括飞跨电容(FC)型三电平Buck电路和LLC谐振电路两部分,FC三电平Buck电路输出端口与LLC谐振电路输入端口串联,通过控制FC三电平Buck电路占空比实现输出电压调节以适应宽输入电压范围,同时三电平结构降低了开关管电压应力、减小了损耗;LLC谐振电路传输负载所需全部功率,采用定频开环控制以获得高效率和稳定增益,同时实现了电气隔离。详细分析了组合式变换器的拓扑结构、直流增益以及工作效率,并与相同电路构成的级联式变换器进行了效率特性对比,根据组合式变换器的拓扑结构和工作特性,提出一种解耦控制策略,实现输出电压稳定和飞跨电容电压平衡,最后搭建了一个200～400 V输入、12 V/20 A输出的实验电路进行验证,实验结果表明所提组合式变换器的正确性和可行性。     

三电平Buck-Boost双向变换器的仿真研究

双向DC-DC变换器因其在提高系统容错能力和降低系统重量等方面有重要应用价值而受到人们广泛重视；三电平变换器由于其低的开关管电压应力，应用在高压场合具有明显优势。本文中提出两种三电平Buck-Boost双向变换器拓扑及其交错互补控制方案，根据占空比及电感电流的不同变换器共有9种不同的工作方式，并以输入输出共地式变换器在D〉0．5下的三种典型工作方式为例，对该类变换器的工作原理进行了阐述，推导了基本关系，通过仿真验证了控制方案的可行性。     

超级电容器储能直流变换器的设计

结合超级电容器端电压在储、释能过程中变化范围宽的特点,配置双向直流变换器作为接口电路,可实现充、放电功率的灵活调节,并提高其储能利用率。详细分析了双向直流变换器的拓扑结构及其功率电路的设计要点。为了充分发挥超级电容器响应速度快的优势,采用负载电流前馈实现了输入电压和负载变化的复合前馈补偿,实验结果验证了该方案的有效性。     

推挽全桥双向直流变换器的研究

本文研究了推挽全桥双向直流变换器,分析了变换器的两种工作模式。研究了开关管上电压尖峰形成的原因,基于电压尖峰问题提出了几种解决方案,最后采用了RCD缓冲电路,文中分析了缓冲电路的工作原理,给出了实验波形。     

三电平双向变换器

提出了一种新颖的三电平双向直流变换器。与传统的两电平双向直流变换器相比,该变换器具有结构简单,输入输出共地,易于控制;开关管电压应力仅为高电压端输入电压的一半;电感大大减小,从而提高变换器的动态响应等优点,因此非常适合于燃料电池、光伏发电和风力发电等分布式供电系统。该文分析了三电平双向变换器的工作原理,并详细给出了交错控制互补驱动、能量双向流动控制和飞跨电容电压控制的实现方法。该文最后通过一个1kW的原理样机验证了理论分析的正确性和控制策略的有效性。     

双向DC-DC变换器电路拓扑的分析与评价

归纳了双向DC-DC变换器的应用场合，说明在飞机高压直流电源系统中，双向DC-DC变换器除了充/放电器和应急电源的作用，还有HVDC母线电压过冲吸收和起动/发电系统变换器两个重要作用。以开关电源基本拓扑为主线，对双向DC-DC变换器作了分类。从双向DC-DC变换器的工作原理出发，除了已有文献提到的双向DC-DC变换器拓扑之外，推挽正激和正反激电路都是适用于隔离型Buck/Boost 双向DC-DC变换器和隔离型Buck/Buck 双向DC-DC变换器的拓扑；Sepic/Zeta也可用于双向变换。通过分析两种常用结构Buck/Boost和Buck/Buck的工作原理，说明了研究双向DC-DC变换器要研究的几个关键问题：⑴合理控制和设计实现软开关；⑵综合考虑输入输出滤波器，使滤波器和功率级阻抗匹配；⑶开关调节系统的校正和综合问题；⑷对隔离型Buck/Boost BDC，要研究自启动问题和电流型侧开关管尖峰问题；⑸对隔离型Buck/Buck双向DC-DC变换器，要研究移相控制方案下的主变压器绕制工艺问题。     

一种新型多电平矩阵变换器及其控制策略研究

针对新提出的多电平矩阵变换器拓扑的控制策略进行了研究。通过仿真和实验，证明了该控制策略的可行性和可靠性．并验证了新拓扑的实用性。     

一种两级式隔离型双向DC/DC变换器的分析与设计

提出了一种两级式隔离型双向DC/DC变换器,该变换器包含一个闭环的前级DC/DC变换器和一个开环的后级LLC谐振变换器。当能量从低压直流母线传输到高压直流母线时,变换器等效为Boost变换器+全桥倍压LLC谐振变换器;当能量反方向流动时,变换器等效为半桥LLC谐振变换器+Buck变换器。通过分析变换器工作原理与设计要点,提出了以效率为目标的中间直流母线电压优化方法,并研制了1台12 V/336 V、1 kW的样机,其优化后的中间直流母线电压额定值为50 V。样机实验结果验证了所提变换器的良好工作性能。     

双向DC/DC变换器滑模控制新方案研究

根据双向DC/DC变换器在电感电流连续模式(CCM)和断续模式(DCM)下的电路特性,以双向Buck变换器为例,提出了一种新型滑模控制策略,通过对双向Buck变换器在CCM和DCM下的建模分析,给出了改进的滑模控制矩阵方程和控制规则,并且讨论推导了此时的滑模存在条件和稳定条件,给出了结合滞环控制的滑模控制器设计方案。实验结果证明,该滑模控制系统具有良好的鲁棒性和快速的动态响应速度。     

三电平双向直流变换器的模型预测电压控制研究

三电平双向直流变换器以其传输效率高和输出波形畸变率小等优点在储能系统等低压大电流场合得到了广泛应用。但由于其输出电平数量的增多,调制复杂度增加,可能在应用中出现中点不平衡问题。针对以上问题,提出模型预测电压控制MPC(model predictive control)方法,实施直流母线电压和输出侧分压电容均压的多目标优化控制。该方法通过预测模型的构建和目标函数的寻优两个步骤实现对三电平双向直流变换器的控制,在提高直流母线电压调节的精度和响应速度的同时抑制中性点电压波动。最后,将所提控制策略应用于储能系统并通过Matlab/Simulink进行仿真,结果验证了该算法在直流电压跟踪和中点电压平衡控制中的有效性。     

模块化双向AC/DC变换器并联系统无缝切换控制

研究模块化双向AC/DC变换器并联运行系统,分析指出现有单模块双向运行控制方法引起各并联模块的功率流向不一致的问题;研究系统功率流与直流母线电压变化趋势的内在联系,提出一种模块化AC/DC变换器的双向运行控制方法,分别采用正向和负向电压调节器以保证各并联模块的功率流向一致;整流和逆变状态以不同的直流母线电压运行、自然区分两种功率流向。提出的控制方法可以实现各并联模块整流与逆变之间的无缝切换。详细分析系统稳定性,并指出多模块并联对系统动态特性有所改善;给出关键参数的设计准则。搭建实验验证系统,进行稳态和动态实验。实验结果证明了所提出控制方法的可行性和有效性。