基于碳化硅功率器件的光伏逆变电路设计

文中基于对碳化硅(SiC)功率MOSFET器件的理论研究,设计了用于大功率光伏逆变的ZVT PWM Boost逆变器电路。针对基本的逆变器电路结构并结合ROHM公司的SiC功率器件特性,优化了电路中的其他元器件参数。针对逆变器主电路结构以及实际光伏逆变过程中的需求,确定了驱动芯片选型和电路模块的拓扑结构。最后文中使用Or CAD Capture CIS软件对逆变器的主电路和控制驱动电路模块进行模拟仿真,验证了逆变器的功能。所设计的逆变器仿真结果表明,其效率为98.15%,与Si基的IGBT电路相比在效率方面提高了3.15%。     

基于SiC器件同步整流的高效Boost电路

Boost电路的效率高低直接决定着其应用效果和其所在系统的性能,提高Boost电路的效率至关重要。深入研究SiC器件的特点,在Boost电路中采用新颖的SiC功率半导体器件替代传统的Si器件。设计了适用于SiC MOSFET的驱动电路,引入同步整流技术,并部分地实现了功率器件的软开关,最终设计出了高效的应用在高压场合的Boost电路。实验结果表明全采用SiC器件的Boost电路效率得到了较大提高,可在更高频率下工作,应用同步整流和软开关技术后进一步提高了效率。     

SiC MOSFET在双向无线充电应用中的开关性能及效率优化研究

SiC MOSFET器件具备开关频率高、损耗小、耐高温等特性，应用于无线充电中可以显著提升其功率密度及效率。但在无线充电变换器的控制中很容易出现硬开通、硬关断的情况，这会产生额外的开关损耗。同时，在电磁环境和寄生参数的影响下，开关管门级容易因电压过冲、振荡导致加速老化或损坏。基于上述原因对双向无线充电系统中的开关特性、开关损耗及影响开关可靠性的因素进行分析及仿真验证，最后通过对搭建的双向无线系统样机在满功率和半功率点进行不同驱动参数的对比实验，得出了驱动参数对系统传输效率及门级波形的变化趋势，对双向无线充电系统中SiC MOSFET的应用和效率优化具有一定参考依据。     

变频空调PFC模块的研究

介绍了基于UCC3818A型变频空调PFC模块的工作原理;详述了其主电路的设计方法,包括开关频率选择、PFC电感设计、功率开关管和二极管的选择等。试验结果表明,该模块可将整流负载装置的功率因数提高到0.99以上,THD小于10%,输入功率达到3.3kW,还可输出稳定的直流电压供下一级功率变换电路应用,以满足变频空调的要求。     

DC/DC变换电路中开关器件损耗计算及仿真

根据开关器件的物理模型,分析并计算了开关器件在DC/DC变换电路中的功率损耗。针对工程应用中开关器件损耗计算的实时性和精确性要求,利用功率开关器件手册提供的产品参数,分别计算了逆变部分的SiC MOSFET模块和整流部分的整流二极管的器件损耗。将计算值与PLECS仿真结果进行对比,结果表明该计算方法可得到较为准确的计算损耗,进一步提高了工程应用中损耗计算的准确性。     

无通讯模块无线充电系统的控制策略研究

基于副边控制无线充电系统,提出了原副边无通信模块的无线充电系统的控制策略。首先,对串联谐振无线充电系统工作稳定性进行分析,得到为保证稳定工作副边需控制输出电压,文中采用半控整流电路通过调整占空比控制输出电压。进一步分析得出系统在负载降低与副边升高输出电压两种情况下,由于无法达到预期的输出电压值,导致负载无法正常工作。通过在原边引入对负载与副边半控整流电路开关占空比估计的方法,实现在原副边无通讯模块下,原边针对变化情况同步调整输入电压,使系统能够满足输出条件。最后,在MATLAB中对控制策略进行仿真验证。     

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大,承受较高的电压、电流和热应力的不足之处,提出了一种新型的无桥有源PFC电路(BLPFC)结构.该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管,并采用双闭环平均电流控制策略,使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点,又具有提高系统开关器件效率,降低系统损耗,发热和成本的优点.利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真,仿真结果表明,与传统的有源PFC相比,无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率,降低开关器件损耗,抑制电流谐波,且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形.     

软开关高功率因数整流器

提出了一种软开关高功率因数整流电路。分析了该电路的工作原理,给出了电路参数归一化曲线及设计指导。仿真和实验结果表明,该电路在融洽上输入电压范围内都保持办开关特性,达到了高功率因数和主效率的目的。     

一种新型部分数字功率因数校正设计

目前家电行业中,AC/DC变换装置普遍采用二极管不控整流与滤波电容相结合的方式,使输入交流电流为大幅度的尖峰脉冲,造成公共电网谐波污染严重,功率因数下降。基于以上原因,本文设计了一种针对于空调系统的部分功率因数校正装置,在硬件电路和控制思路上进行了改进。并通过仿真、实验验证了其可行性。实测功率因数0.95,相对于现有的部分功率因数校正电路,本文提出的硬件电路简单,输出电压稳定,有效地抑制了各次谐波分量,并且减少对开关器件的要求,降低了损耗。     

有源钳位单级隔离型AC-DC功率因数变换器

该文提出一种基于有源钳位技术的单级隔离型AC-DC功率因数校正变换器拓扑,该变换器具有升压和功率因数校正功能,且仅通过单级功率变换实现输入和输出电压的隔离.首先,详细分析该拓扑的工作原理;然后,通过合理设计谐振电感和电容参数,并结合有源钳位技术,降低开关管的电压应力,并实现主开关管和辅开关管的零电压开通和二次侧整流二极管零电流关断;最后,详细推导该变换器关键元器件的设计过程,并搭建开关频率为85kHz的基于SiC功率器件3kW实验样机,对所提拓扑工作原理的正确性和可行性进行实验验证.该变换器能工作于较宽的输入电压范围,具有元器件少、控制方法简单、功率因数高和能量转换效率高等优点.     

Wireless power charger for wearable medical devices with in‐band communication

A wireless power charger integrated circuit has been developed for wearable medical devices in a 0.18‐µm Bipolar, Complementary metal‐oxide‐semiconductor, and Lightly‐Doped Metal‐Oxide‐Semiconductor (BCDMOS) process. A passive full‐wave rectifier consisting of Schottky diodes and cross‐coupled n‐type Metal‐Oxide‐Semiconductor (nMOS) transistors performs the alternating current to direct current power conversion without any reverse leakage current. To charge a battery, a linear charger circuit follows the passive rectifier instead of a switching charger circuit for the small form factor of wearable medical devices. An in‐band communication circuit notifies the proper connection of the wireless power receiver and the battery charging status to the charging pad (wireless power transmitter) through the wireless power transmission channel. The wireless power charger integrated circuit occupies 1.44‐mm² silicon area and shows 31.7% power efficiency when the charging current is 26.6 mA. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

UPS高输入功率因数电路电感设计的理论分析

分析了大功率IGBT—SPWM逆变器的UPS整流电路,使输入功率因数达到0．999的储能整流原理。给出SPWM储能电感器的铁磁性材料特性、铁氧体及其串联空气隙尺寸的理论分析。     

开关电源整流电路功率因数校正的研究

详细分析了整流电路输入电流与输入电压之间存在相位差和功率因数低的原因。通过在整流输出端与电容之间增加一个Buck电路,分析了Buck型PFC拓扑电路的工作原理及电感电流的工作模式,通过控制该电路的开关管占空比大小的方法,使整流输出端呈阻性负载,迫使输入电流去跟随输入电压的相位。理论分析Buck电路的工作原理,仿真和试验验证了通过改变开关管的占空比能有效地实现功率因数校正。     

电源变换器在风力发电中的技术研究

随着风力发电技术的快速发展,高性能的电源变换技术受到人们的广泛关注.在此采用基于DSP的数字控制技术,设计了一个新型的AC/DC/AC电源变换器.该变换器前级为三相两开关Boost PFC电路,采用DSP产生两路相位差为180°频率可变的PWM信号进行控制,实现了部分解耦控制,能有效减少输入电流的谐波含量并提高功率因数...     

基于无线能量传输的充电平台设计及其性能分析

无线能量传输作为一种新型的电力传输技术,为数量飞速增长的电子产品提供了便捷的充电方式,然而大功率驱动电路、充电距离和效率一直是制约无线充电技术实际应用因素.针对这些问题,基于磁耦合无线能量传输理论,对无线充电的等效电路进行了理论分析,探讨了影响充电效率的主要因素.以STM32单片机作为控制核心,通过设计大功率H桥式驱动电路、整流电路等,研制并搭建了无线能量传输充电实验平台,并对系统工作频率、无线充电距离以及有无中继线圈对系统性能的影响进行了实验和分析.结果表明所设计的无线能量传输充电平台具有相对完整的功能,且在24 V驱动电压、2 cm充电距离的情况下,负载接收功率达到了2.5W.     

大功率充电逆变电源的网侧电流谐波抑制

逆变充电电源改善了充电电源的效率和控制性能,但是却提高了充电电源输入电流的谐波畸变水平。本文分析了充电逆变电源的功率因数和输入电流谐波畸变的关系,提出了一种连续电流输入的功率因数校正电路的方案,其连续的正弦电流输入是通过采用平均电流控制技术实现的。谐波抑制方案的理论分析通过数字仿真结果进行了验证。一台5kW样机的部分试验结果例证了功率因数校正电路的工作过程。     

大功率充电逆变电源的网侧电流谐波抑制

逆变充电电源改善了充电电源的效率和控制性能,但是却提高了充电电源输入电流的谐波畸变水平。本文分析了充电逆变电源的功率因数和输入电流谐波畸变的关系,提出了一种连续电流输入的功率因数校正电路的方案,其连续的正弦电流输入是通过采用平均电流控制技术实现的。谐波抑制方案的理论分析通过数字仿真结果进行了验证。一台5kW样机的部分试验结果例证了功率因数校正电路的工作过程。     

基于碳化硅功率器件的宽输入电压双管正激式直流电源研究

提出了一种高输出功率、宽输入电压范围、良好输出动态特性的太阳能并网逆变器供电电源。该电源采用碳化硅SiC双管正激电路拓扑,输出功率为1 000 W,通过高效的PWM调制控制,可以保证在电池板电压变化很宽的范围内,电源输出直流电压的稳定。首先介绍了碳化硅SiC功率器件的主要特性,分析了双管正激电路拓扑的原理及优点,同时对一些碳化硅SiC-MOSFET等关键器件和碳化硅SiC-MOSFET驱动电路和转化效率进行了分析,并对电源进行了大量的验证实验。验证结果证明了该设计的可行性和优越性。