一种新型的磁集成双Buck逆变器

双Buck逆变器(DBI)是一种高效可靠的变换器拓扑,但其需要两个电感,且体积重量较大.本文提出一种新型的磁集成双Buck逆变器.通过在DBI中引入磁集成技术来减小磁件体积重量.并采用四绕组集成磁件的双Buck逆变器避免出现额外的环流问题,磁件最大工作磁势和所需绕组匝数均大幅降低,因而磁件体积重量得以减小.实验验证了理论分析的正确性.     

交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器

为了提高传统的Cuk变换器的电压增益、电压传输效率、输出电流纹波,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术和交错并联技术应用到传统的Cuk变换中,提出了交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器的拓扑。通过采用开关电感/开关电容结构替换传统变换器中的电感与电容的方式,采用磁集成技术并合理设计耦合电感间的耦合系数,能够减小该变换器电感支路的电流纹波、提高系统暂态响应速度、减小变换器的体积重量,进而提高变换器的电气性能。最后通过实验样机的结果验证了理论分析的正确性。     

磁集成开关电感Sepic变换器研究

为了提高传统非隔离变换器的电压增益、开关频率和功率密度,同时减小电感的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成开关电感技术应用到传统的Sepic变换器中,提出了磁集成开关电感Sepic变换器。采用开关电感结构替换传统Sepic变换器中的电感能够有效提高变换器的电压增益;采用磁集成技术能够减小变换器电感支路的电流纹波。通过模态分析推导获得了电压增益表达式,给出了电感耦合度的设计准则;分析了磁集成开关电感Sepic变换器的开关管电压应力,得出相应的结论;给出了磁集成开关电感Sepic变换器集成磁件设计方案及设计方法。最后通过PISM仿真系统和实验样机,对变换器进行仿真模拟实验验证,结果验证了理论分析的正确性。     

交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器的研究

为了提高传统Boost变换器的电压增益和暂态响应速度,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术、交错并联技术以及开关电感和储能电容应用到传统Boost变换器中,提出了交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器。其中通过引用开关电感和储能电容可以使所提变换器的电压增益提高到传统Boost变换器的2倍;采用磁集成技术并合理设计耦合电感系数,不仅可以减小该变换器电感支路的电流纹波,还提高了系统暂态响应速度,减小了变换器的体积重量,从而提高变换器的电气性能。应用PSIM仿真软件对该变换器进行仿真,并制作样机对理论分析进行了实验验证。     

新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器

为了提高传统级联Boost变换器的电压增益、减小支路电感电流纹波,减弱开关管电压应力、减小变换器的体积,本文将磁集成技术、开关电感和储能电容应用到级联Boost变换器中,提出了新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器。通过引用两个开关电感和储能电容可以使本文提出的变换器的电压增益提高为传统级联Boost变换器的4倍。利用磁集成技术合理设计出耦合电感系数不仅可以有效减小变换器电感支路的电流纹波与开关器件的电压应力,同时还提高了系统暂态响应速度,减小了变换器的体积重量,从而提高变换器的电气性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

磁集成双频DC/DC变换器

基本双频DC/DC变换器是一种新型的高效变换器拓扑,但是其包含一个高频的小电感和一个低频的大电感,导致变换器的体积和重量较大。本文提出了一种新型的磁集成双频变换器,通过磁集成技术来集成两个工作于不同频率的电感,使磁件的体积和重量得到减小,成本也得到降低。用回转器-电容模型建立了集成电感的等效模型,对集成电感进行了仿真分析,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

1KW磁集成双管正激变换器的研究

为了减小传统的双管正激变换器中输出的电流脉动，本文将磁集成技术应用于该变换器，将电感和变压器进行集成。通过合理的设计磁件的磁阻，不仅可以减小磁件的体积和重量，还可以减小输出电流的脉动。文中详细分析了集成后变换器的工作原理，给出了设计依据，并以270V输入、28.5V/1KW输出的直流电源为例进行了初步的实验验证     

正激功率变换器的磁集成

正激功率变换器广泛应用于中小功率电源变换场合.磁集成技术有助于降低磁元件绕组电流纹波及器件开关损耗,提高电源效率.通过对磁芯内部磁通有效合成,可减小交流磁通和直流偏磁,降低磁元件体积和重量.这里比较了正激功率变换器中分立磁件、解耦集成磁件和耦合集成磁件,分析各自输出纹波电流与磁路磁阻的关系,建立了100W原理样机,得出...     

LLC谐振换变器中平面集成磁件的研究

本文针对目前开关电源向小型化、轻型化、薄型化方向发展的趋势，介绍了平面集成磁件的概念．研究了一种用于DC-DC变换器的LLC谐振变换器，在集成磁件通用模型的基础上分析了用于谐振变换器的磁件集成．并设计了一个集成磁件。为了进一步减少集成磁件的高度和体积，本文又研究了平面集成磁件具体的设计方法，把该集成磁件转化成了平面集成磁件，并对转换前后的磁件做了电磁场仿真，结果表明转换前后磁件损耗也将减小。这样，就达到了进一步减小磁件体积、重量和高度的目的。     

ZVS半桥变换器的磁集成研究

为了减小高频时开关电源的开关损耗,提高变换器的效率和比功率,对传统的半桥变换器进行改造,增加谐振电感和谐振电容,通过谐振电感对并联在开关管两端的谐振电容的充、放电来实现开关管的零电压开关。为了减小开关电源中磁件的数量和体积采用平面磁集成技术将分立的谐振电感和变压器集成在同一个平面磁芯上。重点分析集成后ZVS半桥变换器的工作原理,研究谐振电感和变压器的集成方案。通过仿真和实验结果证明该方案的正确性和可行性。     

新型电动汽车双向隔离型DC-DC变换器控制策略

双向隔离型DC-DC变换器在超级电容储能供电的电动汽车上应用广泛,为了实现变换器中所有开关管零电压开关(ZVS)过程,提高双向隔离型变换器效率,提出了一种新型双向有源桥式变换器控制策略。在桥式变换器中增加并联谐振电感,利用占空比补偿的方法对驱动信号进行补偿,对谐振腔的电流值进行设计求解,选取合适的谐振电感值,对谐振过程中桥式结构一次侧和二次侧电压的相位差进行控制,通过脉宽调制(PWM)处理器综合调制后控制双向隔离型变换器。保证了能量双向流动的同时,实现了双向隔离型DC-DC变换器中所有开关管ZVS过程。试验测试表明,所提出的新型控制策略能够有效提高双向隔离型DC-DC变换器的效率。     

软开关隔离型Boost变换器研究

隔离型Boost变换器具有变压器结构简单、输入电流纹波小、效率高等优点,适合于低压大电流输入应用,但该变换器存在着开关管关断电压尖峰很大、两开关管不能同时关断以及启动冲击电流很大等问题.采用附加RCD吸收电路可以减轻上述问题的影响,但不利于变换器整机效率的提高.提出了一种软开关的隔离型Boost变换器,利用LCD电路实现功率管的软关断,并将储能电感设计为反激变压器型式以限制启动冲击电流.分析了电路的工作原理,给出了电路的参数设计原则.28V输入、48V输出、300W实验样机效率达到了92.4%.     

整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源

提出了一种整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源.该LED驱动电源由非隔离Buck-Boost和Buck变换器通过一个有源开关整合而成,简化了控制环路.采用恒导通时间COT(constant on-time)控制,消除了Buck功率因数校正PFC(power factor correction)变换器输入电流的死区.因...     

高效三相准单级PFC DC-DC变换器

本文提出了一种新颖带三相PFC的准单级AC-DC变换器拓扑。该拓扑具有所有功率开关都是软开关，输出二极管电压应力低和输入输出滤波器小的特性。一个380VAC±30%输入、40-60VDC输出、整机效率为93%的6kW样机验证了该拓扑输入电流的谐波满足IEC61000-3-2 Class A标准。实验结果显示该拓扑具有低成本、体积小、重量轻、效率高以及安全可靠等特点。     

一种新颖的功率因数校正控制技术研究

介绍了一种固定关断时间控制的功率因数校正电路,其主要特点是通过外部简单电路来控制开关管,使其关断时间恒定,且使峰值电流跟踪正弦基准,从而使功率因数校正电路在大电流下工作在电流连续模式(CCM),而在小电流下工作在电流断续模式(DCM)。与传统的临界连续的功率因数校正电路相比,采用该控制方法的功率因数校正电路不但能输出更大的功率,而且有更高的效率。实验表明,采用这种固定关断时间的控制方法,功率因数校正(PFC)的输入电流可满足IEC1000-3-2ClassD的要求。     

交错并联双向直流变换器的一种新型相频控制策略

为解决多相DC/DC变换器轻载工作效率低的问题,提出了一种用于多相交错并联DC/DC变换器的相频结合的控制方式,该控制方式能够有效提高变换器的中轻载效率。多相交错并联DC/DC变换器采取减少工作相数的方式降低开关管损耗,提高一定负载范围内的效率。在PFM频率控制技术的基础上,通过多频控制技术,提高变换器的轻载效率。而针对更轻负载变换器采取PSM频率控制技术,提高变换器的能量传输效率。相频控制的结合应用能够拓宽变换器的高效运行区间,提高变换器全负载范围内的效率。最后,通过实验验证了理论推导的正确性。     

A new analytical method for analysis and design of Class E power amplifiers taking into account the switching device on resistance

The new analytical method presented in this paper extends the principle of the equivalent small parameter method (ESP, an improved perturbation technique) to analyse and design Class E power amplifiers. Using this method the analytical expression for the output voltage (or current), containing the fundamental frequency component, the second, third and other higher harmonics, can be obtained. Based on this analytical expression, the other analytical expressions which represent the performance of Class E power amplifiers, such as collector–emitter voltage and collector current of the switching transistor, the efficiency, the output power as well as the power‐output capability can also be obtained. This method is applicable to analyse Class E power amplifiers with any circuit configuration and parameters at any switching‐on duty cycle, and does also take into account the switching transistor ON resistance. It is valuable to the design of Class E amplifiers by offering designers insight into circuit behavior. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

关于分立磁件集成判据的研究

磁路集成技术已在电力电子装置中取得了广泛的应用.提出了一种新的系统化集成磁件设计方法.此外,还提出了一种对于3个以上磁件可否集成的评判标准.最后通过对不对称半桥加倍流整流电路中3个分立磁件进行集成设计,验证了该方法简单、易行.     

主从式级联多电平变换器及其控制方法的研究

针对混合级联多电平变换器的输出电压等级和中间单元功能不明确的缺点,提出了一种主从式级联多电平功率变换器的拓扑组合结构.主变换器用来实现基波功率输出,从变换电路用来改善输出波形质量.该主从式级联多电平变换器具有输出波形质量高、开关损耗小、系统整体效率高等显著优点,特别适用于高压或超高压功率变换系统,是一种非常实用的电路拓扑组合方式.文中给出了适合于该功率变换器拓扑结构的两种控制策略:三角载波调制控制策略和特定谐波消除(SHEPWM)控制策略,并给出了50Hz下三角载波控制策略的仿真结果.仿真结果证明了所提的主从式级联多电平功率变换及其控制策略的有效性和实用性.     

A high‐efficiency isolated DC/DC converter using series connection on the secondary side

This paper proposes a new circuit topology for a high‐efficiency isolated DC/DC converter using series compensation. The proposed converter consists of a high‐efficiency resonance half‐bridge converter and a series converter. The series converter regulates the output voltage and provides only the differential voltage between the input voltage and output voltage. Therefore, the circuit achieves high efficiency when the input voltage is almost equal to the output voltage, because then only the resonance converter will operate. In this paper, the approach employed to achieve high efficiency by using the proposed series compensation method is introduced. In addition, the fundamental operation and the method of designing the proposed circuit are described. The suitability of the proposed circuit was confirmed by performing experiment and loss analysis, and the maximum efficiency achieved was 96.2%. © 2012 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 182(2): 42–52, 2013; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.22330