直流微网中高降压比软开关DC/DC变换器的研究

针对传统单级DC-DC变换器在分布式电源构成的DC380V直流微电网中变换困难的问题,本文提出了一种具有高降压比特性的新型拓扑,该拓扑利用中间电感和输出侧电感的分压特性,较好地实现了高降压比转换,并利用钳位电容的作用实现电路的软开关动作。本文在分析其基本原理的基础上,给出了一定死区时间内,软开关的实现条件,同时,通过对比介绍了该变换器的优势。最后,通过仿真验证了上述理论分析的正确性。     

三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元

提出了一种三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元结构,并演绎出了一系列适用于大电流、高增益或高降压变换场合的DC/DC拓扑族.采用有源箝位软开关电路无损地转移了漏感能量和消除了主开关管上的电压尖峰.在整个开关周期内,主开关管和辅助开关管都是零电压软开关动作,减小了电路的开关损耗.三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,抑制了二极管的反向恢复电流.总结了一系列采用三绕组耦合电感和有源箝位软开关电路组成的交错并联DC/DC变换器拓扑族.最后,设计了一台40 V输入、380 V输出的1 kW Boost变换器试验样机,实验结果与理论分析一致.     

基于耦合电感的零电压零电流软开关Buck变换器

采用耦合电感替代滤波电感的方式,提出新的零电压零电流软开关Buck变换器.对该变换器工作过程的各个模态进行详细的理论分析.给出软开关实现的条件及主电路的参数设计方法,讨论耦合电感匝数比改变对该变换器性能的影响.对新电路进行仿真研究,理论和仿真结果表明,新电路中所有开关器件都实现了软开关.试制一台48V输入、32V输出,开关频率为50kHz的基于耦合电感的软开关Buck变换器样机.实验结果与理论和仿真结果一致,验证了该变换器理论和设计的正确性,实验测得最大效率达到96.5%.     

一种组合并联大功率DC/DC变换器研究

为了全功率范围内实现ZVS、进一步扩大单机容量和各能源的组合应用,提出了一种组合并联大功率DC/DC变换器。首先给出了电路拓扑结构,分析了变换器工作原理、软开关的实现条件以及辅助电感的工作过程,提出了关键参数的设计。最后通过实验验证了理论分析的正确性。该变换器能够通过辅助网络实现各开关管在全功率范围内的ZVS,并且辅助回路可以实现开关管ZVS所需能量的调节。     

Z源直流变换器电感电流断续工作模式分析

Z源变换器具有新型的拓扑结构,在输入直流电源和输出变换器之间采用独特的Z源网络进行连接,以获得更好的升/降压效果.在电感电流断续条件下,对Z源直流变换器的工作状态进行了详细分析,利用稳态条件下电感平均电流为零的条件推导出Z源直流变换器的升压比,进一步分析出临界电感的计算公式,并通过仿真验证了理论分析的正确性.     

移相全桥变换器软开关设计及效率优化

针对负载减小时传统移相全桥变换器滞后桥臂的开关管实现软开关的范围变窄,变换器效率降低的问题,通过分析变换器的工作过程以及变换器超前滞后桥臂实现软开关的条件,研究谐振电感取值不同对占空比丢失、滞后桥臂实现软开关、变换器效率的影响;设计移相全桥变换器电路参数,并通过saber软件进行仿真.结果表明取适当的谐振电感值,增加滞后桥臂软开关范围,可以优化变换器效率.     

一种基于磁集成的取力发电变换器设计

针对军用移动电站取力发电系统输入电压变化范围大、输出电压动态和稳态特性要求高的特点,提出了一种带耦合电感的六相开关阵列DC/DC变换器拓扑结构.首先给出了两两耦合分布式耦合电感的工作模式,分析了变换器的动态特性;然后以某军用移动电站项目为例,给出了耦合电感的等效电感值计算公式,并得出了系统的稳态和动态电感参数;最后通过搭建实验样机进行了实验验证.实验结果验证了方案的可行性和有效性,说明通过电感反向耦合能提高系统的稳态特性和动态特性.     

一种零电压零电流软开关直流变换器的研究

提出了一种零电压零电流软开关三电平直流变换器.利用耦合电感取代常规滤波电感，耦合电感所感应出的电压通过功率变压器反射回原边，使变换器在零状态时的循环电流减小至零，以实现内管的零电流关断.通过改变耦合线圈的匝比,可以任意设置用于电流回零的电压幅值，以调节电流回零时间.该变换器实现了外管的零电压开关和内管的零电流开关, 由于在零状态时一次侧不存在环流，减小了通态损耗, 提高了变换效率.实验样机验证了该电路的主要性能，电压电流实验波形显示了三电平的低电压应力特点和零电压开通、零电流关断的软开关性能.     

一种新型双向DC/DC变换器增益分析

针对轨道交通节能改造的需求,为克服双向DC/DC变换器增益不高的缺点,提出了一种新型的双向DC/DC变换器拓扑,该变换器利用了一个耦合电感作为双向磁性开关来控制能量的储存和释放、提高变换器的增益.分析了影响该变换器增益的因素,推导了该变换器的增益公式,并通过Matlab仿真和制作一台50W的样机进行了原理验证,实验结果表明：变换器工作在Boost状态（功率25W）时增益达到8倍,Buck状态（功率42W）时为0.2倍的增益.因此该电路拓扑可应用于高增益的场合.     

具有无源钳位网络的ZVZCS变换器

针对传统ZVZCS变换器拓扑结构过于复杂、电路损耗过大的缺点,提出了一种具有无源钳位网络的新型全桥ZVZCS DC-DC软开关变换器.这种新型的ZVZCS变换器在副边添加变压器的辅助线圈,组成一个简单的无源钳位网络.钳位网络通过变压器线圈对钳位电容充电,再由钳位电容放电给负载,使原边电流复位较快,从而实现滞后桥臂零电流的条件,并同时降低了副边的电压尖峰.由于避免了饱和电感的使用,解决了传统ZVZCS全桥变换器的占空比丢失问题,使得整机功率损耗小、效率高.本文详细分析了该变换器的各种工作模态,并通过一台96 W,100 kHz的实验样机进行了验证.结论表明该拓扑具有结构简单、工作状态易于实现等优点.     

单片DC/DC变换器的分析与设计

在0.35 μm硅衬底CMOS工艺条件下,分析了集成平面电感器的单片DC/DC变换器的功率损耗,折中考虑了设计中的难点以及各种影响因素。优化了变换器的转换效率,确定其开关频率为100 MHz;考虑片上集成平面电感器的单位面积电感值与品质因数的大小也是决定DC/DC变换器性能的关键因素,该文给出了双层平面螺旋电感器的物理设计与几何参数优化,获得了双层平面螺旋电感。模拟结果表明该变换器工作稳定,转换效率可以达到62%。     

一种半桥式变换器设计及仿真分析

为了研究半桥变换器中开关管驱动电路、功率变压器、输出滤波电感等参数对工作状态和技术指标的影响,基于电源仿真软件Saber建立了半桥变换器开环电路模型。给出了半桥变换器中功率变压器和输出滤波电感等关键参数的计算方法。采用分段线性分析法、小纹波近似分析法和伏-秒平衡条件对半桥变换器进行稳态分析,推导了输出滤波电感在连续导通模式下（CCM）和不连续导通模式下（DCM）输出、输入函数关系式。分析了半桥变换器CCM工作模式的输出电感、负载电阻和占空比的临界值计算方法。对所建的半桥变换器开环模型进行仿真,仿真结果验证了理论推导的正确性,据此给出了提高半桥变换器稳态性能和工作效率的参数设计方法,为半桥变换器设计提供了理论依据。     

新型全桥半波零电流PWM DC/DC变换电路

提出了一种全桥半波零电流ＰＷＭＤＣ／ＤＣ变换电路。该电路可实现所有功率开管在全负载范围内的恒频,零电流ＰＷＭ软开关。并初步分析了电路的工作原理,仿真结果和在５ｋＷ／１００ｋＨｚ开关电源中的成功应用,证明了该电路的先进性和实用性。     

一种高效、高增益比FlyBoost直流变换器

针对传统Boost与反激变换器在宽占空比条件下低效率的缺陷,提出一种高效率、高增益比FlyBoost组合变换器,详细分析了变换器的稳态工作原理。采用状态空间平均法,建立了变换器动态小信号模型并分析了漏感对组合变换器的影响,给出了小信号特征Matlab仿真波形。电路仿真结果证明了理论分析的正确性。     

单级桥式PFC电路功率变压器偏磁的产生机理分析

提出一种单级全桥软开关功率因数校正电路,它采用移相控制方式,能同时实现功率因数校正、软开关、输出电压调节和电气隔离．但由于电路特殊的控制方式和所要实现的功率因数校正功能,该校正电路中的功率变压器除存在普通全桥变换器产生偏磁的原因外,还存在产生偏磁的特殊因素．本文在分析变换器的电路结构和工作原理之后,对偏磁的产生机理进行了分析,指出了该变换器影响偏磁大小的各种因素,并给出一种解决措施,可有效抑制偏磁的产生,最后的仿真和实验证明了理论分析的正确性．     

Boost电路的损耗分析

为提高变换器的效率，利用现代计算机仿真技术详细分析了有源功率因数校正(APFC)装置中常用的几种Boost变换器的损耗来源，并对这几种变换器的损耗仿真结果进行了比较。结果表明，采用软开关技术的Boost变换器的损耗明显减少。与采用实验方法分析电路性能相比，计算机仿真分析具有重复性好、结果准确度高、可消除不确定因素的影响，并能够得出与实验分析一致的结果。     

软开关DC／AC变换器原理分析及谐振环节参数设计

导出了ＤＣ／ＡＣ变换器谐振直流环节电压波形可靠回零所依赖的最小初始条件和谐振开关所需的最小导通时间ｔ１ｍｉｎ。证明了电机负载电感Ｌ２及电阻Ｒ２对系统谐振特性影响较小,可用一恒流源代替的结论。讨论了谐振频率及谐振参数的选取方法,给出了谐振频率ω,谐振参数Ｌ、Ｃ,谐振电感初始预充电电流ＩＬ０及谐振峰值电压ＶＣｍａｘ之间的关系曲线。