车载动力电池模拟电源的准PR控制策略及仿真

针对车载动力电池工况变化剧烈难以精确模拟的问题,采用准PR(比例谐振)控制策略,对动力电池模拟电源的前端双向PWM整流模块实现精确稳定控制,给出准PR控制器参数与模拟电源系统参数匹配设计的步骤,分析了PWM模块前端电感和后端电容对模拟电源响应速度和稳定性的影响,结合双向DC/DC变换器模块,建立模拟电源的整体模型。仿真实验结果表明,模拟电源能够精确模拟车载动力电池在不同工况下的充放电特性,满足车载测试平台宽范围动态测试要求,对电网冲击较小。     

基于半桥LLC谐振变换器的电动客车充电设备的研究

电动客车充电设备的开关电源通常采用谐振变换器作为DC-DC隔离型拓扑结构,传统的LC串联、LC并联或LCC串并联谐振变换器在输入电压波动较大情况下存在较大关断电流,因此,基于半桥LLC谐振变换器的电动客车充电设备,采用基波近似法分析品质因数、电感比等参数对变换器直流增益的影响,研制了充电设备样机,对电动客车蓄电池进行了多阶段充电策略的状态控制测试,结果表明基于半桥LLC谐振变换器的电动客车充电设备具有优异的软开关性能,有效地提升了设备直流输出电压的质量。     

一种带耦合电感和充电泵的单级式高增益光伏微逆变器拓扑

传统的双级式微逆变器通常由一级具有最大功率点跟踪功能的高增益DC-DC变换器和一级全桥逆变器串级组成。单级式微逆变器可以在一级功率拓扑中实现上述功能,因而具有结构简单、器件少的优势。然而,单级式拓扑在高增益升压、功率解耦方面给设计工作带来了挑战。提出一种带耦合电感和充电泵的单级式高增益微逆变器拓扑,引入耦合电感和充电泵实现高电压增益;利用Boost变换器与全桥逆变器共用开关管实现单级式拓扑;同时保留了高压直流母线,从而可以减小解耦电容容值。仿真和实验结果验证了该拓扑具有较高的电压增益、较小的解耦电容、高质量的正弦输出、以及较高的变换效率。     

宽范围输入输出电压LCC谐振变换器的分析设计

文章对电流连续工作模式（CCM）下LCC谐振变换器的工作模态进行了分析,在此基础上采用基波近似法对LCC谐振拓扑进行了简化,推导出LCC谐振变换器的基波纯阻性和基波容性等效电路,建立了与开关频率、负载及变换器增益有关的数学模型.结合模型,提出了宽范围输入输出电压LCC谐振拓扑的设计方法,基于此方法结合一套电源设计指标设计了一组谐振参数.通过仿真验证了所设计的LCC谐振变换器在宽范围输入输出电压条件下可实现全负载范围的软开关,满足设计指标,证明了模型和设计方法具有较高精准度和良好应用价值.     

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。     

基于时域近似法的CLLC谐振变换器参数设计

针对现行主流的基波分析法在电压增益计算时准确度较差,以及传统的谐振参数设计方法在对电池这类非阻性电源负载时存在参数难以确定的问题,提出基于时域近似法的CLLC谐振参数计算,解决了电压增益精确度和参数选取困难的问题。首先建立变换器的P、N、O等3种模态的时域方程,通过对运行时主要工作模式中PO、PN波形的简化,求出对应模式的电压增益公式,以电压增益范围和全局软开关的实现作为参数选取的约束条件,求出具体的谐振网络参数;然后利用MATLAB搭建仿真实验模型,实现全局软开关和电压增益要求,在谐振频率下工作效率均在95%以上。仿真实验结果验证了所提设计方法的可行性。     

基于SiC器件车载双向全桥CLLC谐振变换器设计及其控制方法研究

针对传统的控制策略动态性能不足,电压达到稳态值较慢,受到负载切换扰动较大及SiC mosfet反向导通压降较大等缺点,提出了一种对CLLC谐振变换器的自抗扰控制策略,在无需对CLLC谐振变换器精确建模的情况下,建立扩张状态观测器和设计PD控制器,将副边设计为有源整流桥,以提升动态响应性能,降低超调量,减小超调时间,减少谐波含量,在不增加额外器件的情况下减小损耗,进一步提升变换器的功率密度,降低了二极管压降对于整流电压的不利影响,对输出电压进行参数优化.设计了一个输入为350 V,输出为300 V,功率3 kW的双向全桥CLLC谐振变换器,以罗姆公司sct3060al-e SiC mosfet的数据为例,运用该方法通过simu‐link对变换器进行正向、反向仿真验证.结果表明,与传统控制策略对比仿真,其超调量从3.3%降低至1.6%,且超调时间更短,系统谐波含量更少.验证了对于CLLC谐振变换器采用自抗扰控制相比于传统控制策略具有超调量小、调节时间短、输出电能质量好的优点.     

串联谐振推挽式3KV直流高压电源的设计

为了满足中子管离子源电源高效率小体积的要求,设计一种串联谐振推挽倍压变换器的技术方案。该变换器利用功率管寄生参数消除电路寄生振荡,利用倍压电容作为谐振元件实现开关管的ZVCS,降低损耗。研究中采用基波分析法建立电压增益数学模型,反映谐振品质因数对电压增益的影响,给出一种适用于推挽LC谐振倍压电路的参数设计方法,利用saber仿真并制作一台50W样机验证该变换器原理和理论分析的正确性。     

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.     

变频+移相控制的双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号建模

变频+移相双自由度控制技术能够实现双有源串联谐振DC-DC变换器在宽范围工况下的零电压开通,从而有效提升变换器的工作效率和可靠性。提出了变频+移相控制下双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号连续域模型,为研究在该控制机制下变换器的动态特性和闭环控制器的设计提供依据。所建立的模型基于广义平均建模法,选取输出电压的直流分量和电感电流、谐振电容电压的基波分量作为状态变量,准确描述了谐振腔对变换器动态特性的影响。在此基础上设计了输出电压闭环调节器,实现了变换器在ZVS变频+移相控制下的稳定运行。理论分析通过Matlab/PLECS仿真和1台800 W原理样机进行了验证。     

多媒体无线设备感应充电装置设计

感应充电电源是通过电磁波进行电能传输的装置,其包括高频激发和接收两个部分．文中以推挽式电路结构为原型,设计了感应充电装置,并利用耦合感应器的漏感与串联补偿电容实现串联谐振．控制电路中采用了脉宽调制芯片与单片机技术,完成了感应充电谐振点频率的跟踪与输出功率的稳定控制．这样克服了松耦合变压器的漏感大,耦合系数随着耦合的松紧而实时改变,电磁干扰大,变换器效率低等缺点．经实验验证,在24V交流电源供电下,初级次级线圈耦合的距离从2mm至100mm都能完成充电控制,结果表明该装置及其控制方法具有好的推广价值．     

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.     

数字化控制下的CLLC变换器同步整流策略

提出了一种适用于数字化控制的双向CLLC变换器同步整流策略。采用差分比较电路、高频变压器和高速比较器,将主回路电压电流信号转换为数字信号,输入现场可编程逻辑门阵列,完成同步整流控制。实验结果表明,该方法简单有效,最多可以提高变换器5%的转换效率。     

双向全桥CLLC变换器的数字化混合控制策略

为了提高双向全桥CLLC变换器在全范围内的效率,提出了一种数字化混合控制策略。该方法结合了调频控制与移相控制的优点,可以让双向全桥CLLC变换器在实现双向工作的基础上,提升全范围内的效率,同时采用了现场可编程逻辑门阵列,实现了高精度脉冲输出。实验证明,该方法可以在保证过渡平稳的前提下,提升全范围内的效率。     

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.     

推挽型软开关感应耦合电能传输变换器

为减小ICPT变换器开关损耗以及简化软开关控制电路,引入推挽变压器,通过在变压器输出接发射线圈和补偿电容,使发射线圈与补偿电容构成的谐振网络呈感性来实现零电压开通,开关管漏源极两端并联电容实现零电压关断,从而不需要增加电压过零检测电路和相应的控制电路即可实现软开关。对软开关的工作原理进行了分析,给出了零电压的工作条件以及推挽变压器匝数的边界条件,仿真及实验结果表明该变换器可工作在软开关条件下,具有驱动简单、传输效率高的特点。     

新颖软开关推挽LLC谐振变流器及其拓扑延拓

为了解决在线式不间断电源系统(UPS)中,采用备用电池供电的升压直流-直流(dc-dc)变流器所存在的输入输出增益比和效率不能兼顾的问题,提出一种新颖的高效高增益升压推挽式隔离型电感-电感-电容(LLC)软开关串联谐振变流器.该变流器中的所有功率半导体元件均能实现软开关.通过工作在升压(Boost)模式下获得的高输入输出增益可有效减少变压器匝比,提高转换效率.内部驱动电路因基于推挽电路的结构而得以简化,该变流器适用于UPS电源系统中备用电池的能量升压转换场合.描述该变流器的工作原理和电路特性后,给出其拓扑的各种变化及变形结构,并用一台容量为600V·A的双路输出样机验证了该变流器的有效性和实用性.     

改进型三绕组谐振升压变换器

文中提出了一种改进型三绕组谐振升压变换器,一次侧采用有源钳位技术,抑制电压尖峰、实现主/辅开关管的ZVS及变压器的磁芯复位、提高变压器利用率.二次侧采用谐振软开关技术,实现二极管D 1和D 2的ZCS、消除反向恢复问题、降低开关损耗.高频变压器采用三绕组结构,正/反激模式交替导通,降低副边绕组电压应力,提高变换器整体效率.文中对该变换器的工作模态进行详细分析,给出主功率电路参数设计方法,最后搭建了400 W的仿真和实验平台,实验结果验证文中理论分析与设计的可行性.     

10kW移相控制ZVS-PWM全桥变换器的设计

根据电力电子变换技术在电源领域的应用,设计了10kW大功率的移相控制全桥变换器。该变换器主电路采用全桥拓扑结构,控制电路采用PWM移相控制芯片UCC3895。详述了主电路变压器、滤波电感、滤波电容和谐振电感的参数设计,介绍了PWM移相控制电路和反馈控制电路的设计。通过对样机的测试结果分析,验证了理论设计的合理性。     

磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈设计与优化分析

针对现有的电动汽车充电桩充电效率低、充电不方便等缺点,提出了磁耦合谐振式电动汽车无线充电线圈的设计和优化方案.通过分析空间载流线圈的磁场分布,为抵消线圈自感的影响,建立了串联谐振充电和并联谐振充电两种电路模型,并对其进行了理论与仿真分析.基于串联电容谐振充电方式,提出了采用中继线圈的方法进一步提高线圈充电的效率和传输距离.仿真结果表明,采用中继线圈方式的充电效率可达95%.