适用于宽输入电压范围的变拓扑变流器

针对宽输入电压范围应用场合下的全电压范围内效率优化问题,提出变拓扑变流器的思想方法及其基本概念和主要性质,该变拓扑变流器不但兼顾了各种应用环境下变流器的综合性能,而且有效减小了变流器元器件总数、降低了成本并节省设计流程,从而达到电源模块标准化的既定要求.通过对拓扑对偶和同构性质的研究,提出变拓扑变流器的子电路寻求方式,并研究了最简切换实现电路的数学模型和切换策略.以2个应用在宽输入电压范围场合的变拓扑变流器样机为例,说明了变拓扑变流器概念和理论的正确性和有效性,验证了变拓扑变流器在宽输入电压范围下的性能提升以及在器件、控制策略兼容等方面所拥有的诸多实际益处.     

一种高效大功率LED驱动器的设计

为提高大功率LED驱动器的转换效率及其稳定性,针对车载大功率照明的要求,设计了一种宽输入电压范围、高效大功率LED驱动器.驱动器采用高效率的改进BOOST型拓扑结构作为主电路,峰值电流PWM控制模式作为其控制部分,输入电压范围可达6～18 V,输出电流在0.5～1 A范围内可调,输出最大功率为50W.基于CSMC 0.5μm数模混合工艺,利用Hsim软件和Spectre软件对电路进行设计仿真验证.仿真结果表明,在输入电压为12V时,该驱动器的输出电压纹波均小于士1％,启动时间为3ms,转换效率高达94％.     

一种高效隔离的双向DC/DC变换器

面对全球环境急剧变化、能源紧张、节能减排压力的不断上升,具有效率高、体积小、动态性能好、成本低等优势的双向DC/DC变换器的技术需求日益增多.文章在分析传统隔离式双向DC/DC变换器各种拓扑的优缺点的基础上,提出了一种具有隔离、高效、高功率密度的LLC谐振式双向DC/DC变换器的对称拓扑结构.通过研究LLC谐振电路参数的计算方法,设计了300 W,336/24 V的双向DC/DC变换器样机模型,并在Cadence Pspice环境下,建立了相应的等效电路模型,从空载到满载全范围工作状态下,仿真实现了谐振侧开关管零电压开关(ZVS)和整流侧整流二极管零电流开关(ZCS),减小了损耗,提高了效率,降低了电磁干扰(EMI),验证了双向DC/DC变换器对称拓扑结构及其谐振电路参数计算方法的正确性.     

LLC全范围满载软开关优化设计

为了保证LLC在整个输入电压范围内都能实现零电压开通（ZVS）,并且能够全范围满载输出,提出一种对整个谐振腔的优化设计方法.区别从完全谐振点出发,找出最难实现ZVS的工作点(低频满载点),从该点出发找出既能全范围满载输出,又能全范围实现ZVS的最大励磁电感,再对整个谐振腔进行优化设计.通过与传统设计方法对比表明：本优化设计方法在满足全范围满载输出性能要求的前提下,提高了整个输入电压范围内的效率;该设计方法的优势在高电压输入情况下体现得更加明显.     

半桥三电平LLC谐振变换器的调制方法

为了得到适合高输入电压、宽增益范围应用的优选拓扑,从混合调制方法的角度对4种常见的半桥三电平LLC拓扑进行分析和对比.混合调制策略可以在不改变谐振腔参数、不增加额外元器件的前提下,使LLC谐振变换器的增益范围加倍.使用穷举法分析各三电平结构所有可能的具有零电压开关特性的调制方法,按照调制自由度和直流增益的不同分为高增益频率调制、低增益频率调制和脉冲宽度调制3大类.对比从元件的数量与应力、自动均压能力和对调制方法的兼容性3个方面进行展开,结果表明,桥臂串联型全桥拓扑具有最优的综合性能.实验结果验证理论分析的正确性.     

基于两级式电路的隔离型高效率车载充电机

车载充电机(On-Board Charger,OBC)是电动汽车(Electric Vehicles,EV)的关键部分,为EV提供充电通道。它需要具有隔离功能,因此,常采用两级式电路作为OBC的拓扑结构,利用后级DC/DC电路提供电气隔离。限于车载空间,OBC还须具有高效率、高功率密度的特性。由于交错Boost变流器和LLC谐振变流器均具有高效率、高功率密度的优点,因此常采用它们分别作为OBC的前级AC/DC电路和后级DC/DC电路。加之,OBC面对的是电压范围变换较宽的电池负载,其电压增益必须得到优化设计。在上述背景下,对所选择的两级式隔离型OBC的效率和电压增益进行了优化设计,开发了一台3.3 kW OBC样机,其整机效率高达94.9%,功率因数超过99.5%,充电电压范围为230~430 V。交错Boost变流器和LLC谐振变流器的效率分别达到97.7%和97.6%。OBC的功率密度可达1.05 kW/L。     

一种采用三级架构的电动汽车直流风机电源

电动汽车和混合动力汽车代表了未来汽车发展的方向,具有节能降耗、绿色环保的优点。作为车载电气重要设备,车载DC/DC电源应当具有高效率、高功率密度的特点,以适应电动汽车空间有限,要求高转换效率的目标。通过采用Boost+LLC+双路Buck斩波作为主电路拓扑,设计了一种双路输出的车载DC/DC电源,为车载空调系统的直流风机系统供电。Boost电路将宽输入电压调整为一个较为稳定的电压,使得LLC电路基本工作在谐振点上,从而实现最高效率。双路Buck斩波部分设计了一种双路Buck斩波IPM模块,提高了产品功率密度。此外模块化设计便于形成不同系列的产品。经测试验证,该电源的各级工作稳定,双路输出相互独立、互不干扰,整机效率较高,达到了整体设计目标。     

变压器串并联LLC+Buck级联DC-DC变换器的均流特性

研究适用于高压/宽电压范围输入、低压/大电流输出应用场合的高功率密度/大功率级联DC-DC变换器拓扑,采用两级结构.前级为定频/开环工作的变压器串-并联结构的LLC谐振变换器,后级为闭环工作的交错并联Buck电路.分析在前级LLC变压器励磁电感与匝比以及后级Buck占空比等参数不一致的情况下,级联DC-DC变换器工作在3种不同的工作模式,研究该变换器在不同工作模式下均能取得较好的均流特性.通过电路仿真与1 kW全砖实验样机,验证了该级联变换器拓扑结构具有良好的自动均流特性,适合应用于高功率密度/大功率DC-DC电能变换场合.     

新型空调电动机系统功率因数校正电路的设计分析

变频空调系统需要调节压缩机转速,使制冷量连续变化,适应空调负荷的需要.为了满足输入电流谐波分量电磁兼容标准和进一步改进现有变频空调系统效率,需要研究一种宽输出电压变化的功率因数校正(PFC)电路.本文在分析比较主要开关变换器的基础上,提出采取低电压应力的Buck+Boost为主电路拓扑.本文进行宽输出电压变化PFC电路控制策略的分析比较,采用了先进的单周期非线性控制策略.新的空调电动机系统中,电动机输入电压的变化可以从PWM逆变器中转移到功率因数校正电路,即PFC的输出电压可以在宽的范围内变化,后级只需要简单的脉冲幅度调制PAM逆变器,其工作在低频范围,[频率可以根据负载变化],PAM 逆变器占空比可以保持恒定,因此逆变器的电路和控制大大简化,同时实现逆变电路简单的控制.如此,可以减少整机成本并提高效率.同时,由于后级逆变器可以工作在低频频率,开关损耗和开关噪音可以进一步减少.计算机仿真和实验结果验证理论预期.     

脉冲频率调制LLC串联谐振X光机电源

为了满足X光机电源输出电压调节范围宽的要求,提出了一种全桥LLC串联谐振高频高压电源,并利用仿真软件设计其控制电路,使设计方法更加简单.主电路采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路,从理论上分析系统的工作原理,并建立了LLC谐振变换器的基波等效模型,对主电路的参数进行了设计;在控制电路设计中,借助仿真软件得到补偿前系统近似的开环传递函数,再进行控制器的设计.仿真结果表明,输出电压可以在40~120 kV范围内连续可调,输出电压上升时间短、纹波小,在输出电压跳变过程中,动态调节时间很短,证明了所提出的拓扑和控制电路设计方法的正确性和可靠性.     

一种新型高效率四开关BUCK-BOOST电路设计

针对传统开关电源精度低、效率低以及自适应能力差的问题,设计了一种基于LM5715电压转换器和DSP数字信号处理器的新型Buck-Boost电路。LM5715在降压和升压模式下均采用电流模式控制,以实现出色的负载和线路调节。DSP处理器通过内部PWM电路实现四个开关管的导通控制,开关频率由外部电阻器进行反馈控制。仿真结果表明,相比于传统的升压降压变换器,所设计的变换器具有较宽范围的输入电压、稳定的输出电压以及较高的电源转化效率,具有较好的实用性。     

基于预测控制的电机变频/工频同步切换

针对大功率变频器与工频电源切换不当引起电机产生冲击电流和转速波动的问题,提出了一种预测控制的交流电机变频/工频同步转换控制方案.采用TMS320F2812 DSP芯片对变频器输出电压和工频电压信号进行同步采样,通过鉴相运算得到两路输入信号的相差信号,然后调用预测控制算法程序实现锁相控制.当变频器输出电压与工频电网电压相位达到一致时,DSP控制继电器动作,从而实现电机由变频电路到工频电网平稳、无扰切换.仿真结果表明,该设计方案具有快速性、优良的跟踪特性和很强的鲁棒性.     

一种具有正输出电压的无桥CUK PFC变换器

传统的CUK PFC变换器输出电压为负,需要附加反相放大器电路,增大了变换器的体积和成本。提出了一种新型无桥CUK PFC变换器拓扑,该拓扑在无需附加反相放大器电路的情况下使变换器输出电压为正,具有控制简单、高效率、低成本的优点。通过拓扑优化减少了1个输入电容,并使2个二极管从高频的大电流转换为工频的小电流工作状态,可选取普通整流二极管代替快恢复二极管,从而降低了变换器的体积和成本。该变换器工作在不连续导通模式下,不需要电流控制环,从而简化了控制电路。另外,主开关在零电压开关(ZVS)条件下导通,输出二极管在零电流开关(ZCS)条件下关断,降低了开关损耗,提高了变换器的效率。在PSIM中搭建了仿真模型,并制作了额定功率150 W的试验样机,验证了所提变换器的有效性和优越性。实验结果表明,在额定输入条件下,功率因数(PF)为0.9957,输入电流的总谐波失真(THD)为3.78%。     

基于准Z源逆变器的光伏发电系统的双滑模变结构控制

准Z源逆变器作为一种新型的电路拓扑结构,除了具有Z源逆变器多种优点外,还可以降低逆变器的电压电流额定值,使逆变器的输入电流更加连续.分析了双滑模变结构控制设计方式的优点.在光伏发电部分加入滑模变结构控制,能够更加快速跟踪光伏输出电压,从而达到跟踪最大功率点的目的;在光伏并网逆变器部分加入滑模变结构控制,能有效提高系统的鲁棒性和并网电能质量.最后,通过仿真模型验证了所建模型的准确性以及控制系统的有效性.     

基于L6563芯片的PFC电路设计

针对谐波电流造成的噪声和对电网的污染,选用ST公司的L6563芯片作为平台,采用Boost变换器的PFC与LLC架构,设计了LED驱动电源前端PFC电路.阐述了基于L6563的功率因数校正控制方法、主要参数的设计以及PFC环路补偿设计,为实际工程优化设计提供了理论参数.实际测试在80%的负载比例条件下,全范围输入电压(90~305V)内均可以获得0.9以上的功率因数(PF).     

Boost变换器混杂系统建模与仿真

为了得到Boost变换器在负载和输入电压扰动下稳定的输出电压,针对Boost变换器的混杂动态系统特性提出了一种新的控制算法.首先根据混合动态系统理论建立变换器的混杂自动机模型,从而将控制算法的设计问题转换为混杂自动机切换条件的选取.然后通过对电感电流连续模式及电感电流断续模式工作过程的分析,采用电路理论法计算得到切换条件.最后采用MATLAB的Simulink和Stateflow工具箱对控制算法进行了仿真.结果表明设计的控制算法可以实现Boost变换器全范围的稳定运行,同时对负载和输入电压扰动都有很好的抑制效果.     

具有时滞的不确定系统的变结构控制

针对具有输入控制时滞的不确定系统,提出一种具有滑动模态的变结构控制,设计出了系统切换函数和控制律,用切换函数使滑动模态渐近稳定,用变化的不连续控制保证滑动模态的存在和削弱抖振。     

一种新型宽输入低纹波负载模拟变换器的设计

为提高能馈型直流电子负载的稳态精度和拓宽电压输入范围,提出了一种新型的负载模拟变换器——AB互补型Buck-Boost变换器.新型变换器基于交错互补消除纹波的思想,设计了A型和B型两部分电路,其中A型电路采用传统的四管Buck-Boost拓扑结构,在开关周期内,通过对驱动波形的移相达到电感电流波形呈点对称的目的;B型电...     

一种新型低压COMS四象限模拟乘法器

一种新型低压CMOS四象限模拟乘法器以源衰减器和全差分电流传输器(FDCC )为核心,当电源电压为±1.5V时,电路功耗小于75μW.该乘法器电路具有较好的线性输入范围,达到±1V,当输入电压范围限于±0.8V时,非线性误差小于0.6%,-3dB带宽约为10MHz.     

基于LM25116的车用开关电源

设计了一种基于LM25116的车用开关电源,输入直流电压为24 V,输出电压为12 V。采用BUCK电路拓扑结构,将阻抗较小的MOS管代替传统的二极管,以实现同步整流,提高电源的输出效率。分析了主电路、控制电路、驱动电路的工作原理。实物测试结果表明,本电路能稳定输出电压,输出效率可达90%以上,性能满足设计要求。