基于DSP控制的隔离型功率因数校正变换器研究

采用全桥拓扑结构作为实验研究的主电路,并在全桥的输入端增加传统Boost型功率因数校正变换器(PFC)的输入电感,构成隔离型PFC.对该隔离型PFC的基本工作原理进行简单分析,并通过与传统PFC等效的方式对该主电路建立小信号动态模型.在DSP控制技术的基础上,具体分析了针对隔离型PFC变换器的控制方案,并实现之,获得良好的动态响应特性和稳态调节特性.最后,制作了试验样机,验证了该隔离型变换器的优良性能,其满载功率因数达到0.995.     

开关电感Boost变换器的研究与分析

在电力终端表中,开关电源变换器升压能力不足,且开关器件应力大。将开关电感结构嵌入传统Boost变换器中,构成开关电感Boost变换器(SIBC)。通过研究分析该变换器在连续导通模式下的工作特性,对其进行了稳定性分析。结果表明,开关电感Boost变换器较大地提高了升压能力,且输入电压利用率高、开关器件应力低。     

一种新型高升压比DC-DC变换器

针对传统DC-DC变换器存在的输出电压增益不高、能量转换效率较低等问题,提出一种新型高升压比直流变换器。该变换器主电路拓扑结构由Boost电路和电荷泵倍压电路组成,具有相互独立的控制环节,与现有典型的高增益阻抗源DC-DC变换器相比,所提出的变换器可以在较低的输入电压下实现更高的升压增益,同时具有更高的转换效率。详细分析了变换器的工作原理,使用Simulink工具对升压方案进行仿真,验证了方案的可行性。实验结果表明:在5 V输入下,输出电压为380 V,输出纹波为0.82%,转换效率最高为80.6%,可用于驱动高工作电压传感器。     

电流源型高压隔离驱动电源研究

研究了一种应用于高压环境下的隔离驱动电源拓扑结构。采用半桥逆变或全桥逆变拓扑提供高频输入电压,提高对输出要求的适应性; 采用谐振网络获得稳定恒流源; 利用高压电缆线外绝缘材料的绝缘性实现高电压等级的隔离,以串联多输出的方式达到多路输出的目的。给出了电流源型高压隔离驱动电源的结构,并对变换器的组成和工作原理进行分析。根据参数设计要求对电流源型高压隔离驱动电源进行了仿真实验,得到一台单个支路输出10 V/0.5 A的高压隔离驱动电源仿真模型,结果证明具有良好多输出特性,验证了驱动电源结构的有效性。     

变拓扑LLC变换器的均流均压控制研究

隔离型变换器在新能源汽车充电和服务器电源得到广泛应用，传统LLC谐振变换器虽然具有高效率和高功率密度等优点，但传统LLC变换器在重载区的升压增益能力有限。提出一种变结构LLC变换器拓扑，通过分析变频控制加辅助移相补偿的工作原理来了解变换器的工作特性。并以此为基础进行参数和控制设计，使其能达到LLC谐振变换器的软开关特性和宽输出电压范围内连续调节的能力。最后设计了一台实验样机，验证了LLC变换器具有良好的宽输出电压范围能力，且串并联切换能实现均流均压控制目的。     

一种适用于光伏发电系统的高增益Boost变换器

一般而言,光伏阵列电池的输出电压较低,必须经过升压才能满足后级逆变器的要求.在分析普通单相Boost变换器在高增益变换场合显现的不足的基础上,提出了串入等效电压源的概念,采用耦合电感实现了高增益变换.研究结果表明,其拓展了变换器的电压增益,减小了开关管的电压应力.漏感能量能够无损转移,提高了系统的效率.     

直流微电网中双向LLC谐振型变换器的研究

直流微电网中的DC-DC变换器可以实现直流侧到直流侧的能量转换,而作为隔离型DC-DC变换器中最典型的一种,LLC谐振型变换器在实现能量传递的前提下,同时也可以实现软开关,提高变换器的效率.针对一种双向LLC谐振型变换器进行研究.变换器的整流侧和交流侧均采用全桥结构,通过谐振网络连接.同时对变换器的工作原理、增益特性进行分析,提出一种移相控制策略来调节增益大小,使变换器正向、反向工作状态下都能实现输入电压的宽范围调节.最后采用PSIM软件搭建仿真.仿真结果显示,该电路可以在实现软开关的同时也可以保持输出电压的稳定,并且正向、反向满载空载工作时都可以实现输入电压的宽范围调节.证明了设计结构及方法的可行性.     

基于Boost拓扑的手持式超声刀驱动电源设计

针对传统的手持式超声刀驱动电源体积过大的问题,分析了手持式超声刀驱动电源的基本电路结构及驱动要求,提出了一种基于Boost拓扑的小型化超声刀驱动电源。介绍了驱动电源中的信号发生电路、直流升压电路、逆变电路的具体设计方法及重要元件参数的选择,并重点分析了直流升压电路的工作原理和升压特性;分析了直流升压电路中耦合电感的漏感对于输出电压增益的影响;设计制作了手持式超声刀驱动电源的实物样机,并测量了驱动电源中的直流升压电路的输出电压数据以及驱动电源的输出波形。研究结果表明:基于Boost拓扑的驱动电源能满足手持式超声刀驱动电源在小型化方面的要求。     

基于辅助谐振换流的新型ZVS-PWM升压变换器

提出了一种基于辅助谐振换流的新型ZCS-PWM升压变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合.以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理、软开关实现条件,给出了谐振参数的设计方法,该软开关设计思想可以推广到其他基本的DC-DC变换器中.制作了一台使用IGBT的3 kW-16 kHz的实验样机,通过仿真和实验验证了该变换器的有效性.     

新型电压调节模块拓扑研究综述

电压调节模块(VRM)作为处理器的供电电源,其主拓扑的选择非常重要.在分析了传统非隔离Buck型和隔离型拓扑局限性的基础上,总结了VRM的几个新兴研究方向(基于变压器的非隔离拓扑、Buck演化拓扑、两极拓扑、三倍流拓扑)分别给出了新型拓扑结构,并讨论了各类拓扑的思想、优缺点及其应用.     

Boost变换器中混沌行为参数敏感性分析

Boost变换器是目前应用较多的DC/DC变换器之一,存在很强的混沌现象,导致系统工作不稳定.基于混沌控制参数选择的需要,建立电流型变换器在连续传导模态下的电路模型和离散方程,得到系统的稳定工作条件.结合工程应用进行数字仿真,详细分析混沌行为对电流放大系数、输入电压、输出电压、升压电感和开关周期等参数的敏感性特征,为进一步采用参数共振微扰法抑制混沌现象提供设计依据.     

隔离升压推挽式软开关DC/DC变换器双闭环控制系统设计

介绍一种新型的隔离升压推挽式软开关DC/DC变换器拓扑,分析该变换器的工作模式。利用状态空间平均法建立小信号模型,设计电压、电流双闭环的PI调节参数,通过Matlab/Simulink仿真软件搭建控制系统的仿真模型,验证了设计结果的正确性。     

一种适用于分布式发电的双向DC/DC变换器研究

基于开关电感有源网络提出一种新型双向DC/DC变换器拓扑,在实现大变比的同时避免了极限的占空比,并且有效地降低了开关器件的电压应力.详细分析了所提变换器在升压模式和降压模式下的工作原理和电路特性,在MATLAB/SIMULINK平台中搭建了仿真模型进行了原理验证,结果证明了理论分析的正确性.所提电路拓扑在分布式发电系统的应用中具有一定的参考价值.     

大功率交错式燃料电池直流-直流变换器研究

直流-直流变换器是燃料电池汽车动力系统的核心部件,对整车性能产生重要影响.基于整车动力系统的需求,研发了一种基于SiC功率器件的大功率交错式燃料电池直流-直流变换器,首先对其主拓扑结构和硬件电路进行设计,并对其主电路的主要电路元件进行选型;其次分析选取了控制模式以及控制方法,基于输出电压外环、输入电流内环的双闭环PID控制对直流-直流变换器进行软件设计;然后搭建了测试平台并进行了上位机设计,对直流-直流变换器进行实验研究.研究结果表明:四相交错式燃料电池直流-直流变换器能够满足整车动力系统要求的80kW额定功率值,功率密度约为5.5kW/L;四相交错式Boost电路拓扑结构在抑制电流纹波方面性能优异,其输入电流纹波约为1.06％;在正常的输出功率范围内,直流-直流变换器具有较高的效率,其效率均在98.5％以上.     

基于模型预测控制的IIOS型直流变换器研究

以光伏接入直流配电网中输入独立输出串联(IIOS)型直流变换器为研究对象,对多模块串联输出的全桥隔离DC-DC变换器拓扑结构进行建模,为改善变换器的动态性能,引入了模型预测控制策略,利用全桥隔离DC-DC变换器功率传输特性预测得到下一时刻的输出,从而计算出对应的占空比进行移相控制,在此基础上设置电压均分环节修正占空比,实现各模块的功率均衡。最后通过MATLAB/Simulink仿真验证所提出的改进控制策略,实验结果与理论分析一致,且与传统的控制策略相对比,该控制策略动态响应更快,输出纹波更小,模块化的控制便于实现大规模的级联。     

基于积分滑模控制的Boost电路功率因数校正研究

为了进一步提高变换器的输入功率因数,避免峰值电流模式控制下可能产生的不稳定现象,设计一种适用于单相升压式变换器功率因数校正的滑模控制策略。首先建立Boost变换器的数学模型,根据理想状态下系统输入和输出功率的平衡关系,获得电感电流参考指令最大值;然后采用积分滑模面,设计系统的控制策略;最后根据面积等效原理,将所设计的控制函数转换为PWM控制,控制变换电路器件的通断,提高Boost PFC的动稳态性能。仿真验证表明,该方法能够在系统输入电压和负载变化的情况下保持较高功率因数以及较小谐波畸变率。     

一种新型的软开关功率因数校正变换器

软开关技术可以抑制功率因数校正(PFC)电路中功率管开通时的电流上升率di/dt,同时降低关断时的电压上升率du/dt,使整个电路的效率得到提高。介绍了一种无损软开关升压(Boost)功率因数校正变换器,详细分析了电路的工作原理,并以此设计出一台开关频率为100 kHz,功率300 W的样机,并给出实验波形。实验结果表明,加入辅助电路结构可以实现软开关,有效地改善开关管的工作波形。     

一种新颖单相Boost功率因数校正器的研究

传统的Boost功率因数校正系统中开关损耗和系统EMI较大,针对该问题本文采用ZVT-PWM电路拓扑来减少系统损耗和EMI,在分析Boost ZVT-PWM电路工作原理基础上,根据DSP控制器特点给出了基于DSP的驱动控制方法,验证了适合数字化控制的功率因数校正算法,完成直流变换和PFC的闭环控制,实验表明主开关管在零电压下开通,减少了开关损耗;相对于单BOOST变换器双回路变换器降低单个变换器传递功率,具有较强的抗干扰性和实用参考价值。     

DC/DC升压变换器PI-自适应串级控制

为克服非最小相位特性对控制器设计的影响,可把DC/DC升压变换器的输出电压控制问题转化为对电感电流的控制,并采用串级结构的控制器.控制器的内环采用基于电感和输入电压估计的自适应控制算法,以电感电流为被控量;外环则采用PI控制算法,以电容电压为被控量.此种结构的控制器不但可使被控系统获得良好的动态特性,而且对负载电阻、电容、电感、输入电压等参数变化有着很强的鲁棒性.对DC/DC升压变换器的仿真结果表明,上述控制方案是可行的.     

一种高频高效的四开关Buck-Boost变换器控制策略

针对四开关Buck-Boost变换器在整个输入电压范围内很难实现高效率、高功率密度和良好的动态响应等问题,对四开关Buck-Boost变换器传统控制策略进行了归纳。对传统控制策略存在的多模式切换、控制设计难度大、实现软开关复杂程度高等问题,提出了一种四开关Buck-Boost变换器混合单模式ZVS恒频控制策略,并对该变换器各个关键参数进行了优化设计,搭建了一台300 W实验样机并进行了测试。实验结果表明:四开关Buck-Boost变换器在该控制策略下不管升压还是降压电路都只工作在一种模式,并能在全电压范围内都能实现4个开关管的零电压ZVS开通,在高频工作时开关损耗低、效率高、动态性能好。