基于SiC二极管的移相控制型直流变换器设计

设计并试验验证了一种基于SiC二极管的隔离型移相全桥 DC/DC变换器.该变换器变压器采用交错并联结构以提高功率等级,降低电流电压应力;采用移相全桥电路实现软开关,降低开关损耗,便于提高开关频率以减小磁性元件体积、增加功率密度;此外,二次侧不控整流电路使用SiC二极管,消除了传统不控整流反向恢复的问题.通过分析移相全桥的工作原理,提出了一种基于SiC二极管整流的移相全桥 DC/DC电路设计方法,并研制了１台额定600V 输入、300V 输出的3.6kW 样机,试验结果验证了设计方法的可行性。     

280W移相全桥软开关DC/DC变换器设计

移相全桥变换器是最常用的中大功率DC/DC变换电路拓扑之一,它利用开关管的结电容和原边串联电感作为谐振元件,使开关管能进行零电压开通和关断,但传统移相全桥变换器输出整流二极管的反向恢复会引起电压振荡,二级管上存在很高的电压尖峰。280W移相全桥软开关DC/DC变换器采用了一种新的拓扑结构,在变压器原边加了2个箝位二极管,在实现开关管零电压开通和关断的同时,有效地抑制了电压振荡,消除了电压尖峰,减小了输出整流二极管的电压应力。分析了主电路的工作原理,给出了主电路参数和实验结果。     

移相全桥零电压开关PWM电路的技术研究

针对普通的DC/DC全桥变换器电路,四个主开关管工作在硬开关工作状态,导致开关管开关损耗大和变换器效率低等缺点,研究了移相全桥DC/DC零电压开关PWM电路通过在主电路中增加谐振电感、谐振电容以及二极管,实现四个开关管的零电压开通.相比于普通的DC/DC全桥变换电路,移相全桥DC/DC零电压开关PWM电路使主电路中的四个开关管都处在软开关状态,减少开关损耗和提高系统的效率,同时消除了由于开关温升上升引起的干扰,确保了整个系统的可靠性.最后通过仿真试验验证理论分析的可行性.     

移相全桥电路整流二极管电压振荡原理与抑制

在大功率场合中,移相全桥变换器应用十分广泛.该变换器可以利用谐振电感与开关管的寄生电容发生谐振来实现开关管的零电压开关(ZVS).鉴于移相全桥主电路拓扑的特点,在考虑变压器漏感和整流二极管寄生参数的基础上,建立了基于移相全桥变换器变压器次级整流桥换流时的暂态等效电路模型,并详细分析变压器次级整流桥寄生振荡的产生机理.介绍了几种常用抑制整流二极管电压振荡的方法,并利用PSIM软件进行了仿真对比验证.实验表明,在大功率场合,移相全桥变换器中采用初级二极管箝位电路加次级RCD吸收电路,能极大抑制变压器整流二极管电压尖峰和电压振荡.     

基于SiC MOSFET的高压输入LLC变换器研究

针对高输入电压场合,设计了基于SiC MOSFET的共初级开关管的多变压器输入串联输出并联LLC变换器。通过采用SiC器件提高了变换器开关频率,减小了DC/DC变换器体积。对电路工作原理和均流特性进行了分析,从效率和控制复杂度的角度合理选择电路参数,降低开关损耗,提高变换器效率。最后,制作了一台输入电压为800~1 000 V,输出为25 V/2 kW的样机,验证了LLC变换器设计的合理性。     

一种带辅助支路的移相全桥变换器的改进研究

简单介绍传统移相全桥零电压开关变换器,设计出一种带钳位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器,该移相全桥零电压开关变换器是将一钳位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间,不仅很好地实现了ZVS,而且还能有效地抑制二次侧整流二极管上的寄生振荡,使二次侧整流二极管和钳位二极管均工作在软开关状态下,提高了整机效率。本文从工作原理方面对电路进行了详细的分析,给出了二极管钳位辅助支路参数的设计和选取,并介绍了所设计的一台220V/10A的样机,给出了主要实验波形,验证了该电路的正确性。     

基于耦合电感消除占空比丢失的模块型全桥光伏变换器

在模块型光伏变换器中,将耦合电感引入到变换器的移相全桥电路的倍压整流侧。在DC/DC级,先分析了耦合电感的数学模型,以及引入耦合电感后变换器的开关模态。重点分析了耦合电感对循环电流的影响,即耦合电感不仅通过耦合作用快速消减原边循环电流进而减少占空比丢失,还能保证DC/DC级移相全桥电路倍压整流侧输出的经SPWM环节调制的工频正弦半波电压的滤波效果,并能实现移相全桥电路超前臂零电压开关。在DC/AC级,经工频逆变桥输出交流电。最后,通过120 W实验样机验证了引入耦合电感后变换器的功能特性,变换器控制简单,并能有效减少占空比丢失引起的谐波含量,进而保证输出电能质量。     

不对称控制全桥副边双谐振DC-DC变换器

提出一种全桥副边双谐振(full-bridge secondary-dual-resonance,FB-SDR)DC-DC变换器。变换器无需添加辅助电路即可在全负载范围内实现开关管的零电压开关和副边整流二极管的零电流关断,减小了开通损耗和反向恢复损耗;同时,采用不对称控制策略,消除了传统移相全桥变换器的环流损耗,提高了变换器的效率;有效抑制了整流二极管的电压尖峰和振荡,将整流二极管电压箝位在输出电压,减小了电压应力,进一步提高了变换器的性能。详细研究FB-SDR变换器的工作原理及稳态特性,并对电路关键参数进行设计。最后,通过搭建一台1 kW、400 V/48 V的实验样机,验证理论分析的正确性。     

基于移相全桥的两级式交错并联DC/DC拓扑研究

针对电动汽车的快速、安全、高效充电等热点问题,提出了并联型DC/DC全桥与降压型变换器拓扑相结合的控制策略,利用移相全桥控制技术和交错并联控制技术,实现高频磁隔离功能,提高电流控制性能,提升整个系统效率.详细介绍了两级式DC/DC变换器的拓扑结构和工作原理,前级移相全桥电路通过移相控制实现软开关功能,并降低开关损耗,而后级降压电路可以实现闭环控制,输出固定电压.由此表明交错并联技术能够使输出电流纹波得到有效抑制,从而输出更高功率.本系统基于TMS28335进行软件设计,研制出一台最大输入电压为700 V,输出电压为250～550V的5 kW变换器,验证了所提出控制策略的可行性.     

加箝位网络的移相全桥变换器的研究

针对传统移相全桥ZVS PWM DC/DC变换器的缺点,提出了一种次级加箝位网络的改进型移相全桥ZVS PWMDC/DC变换器。该箝位网络减小了移相全桥变换器续流状态时的初级环流,在宽负载范围内实现了滞后桥臂的ZCS开关,并可有效减小次级整流二极管上的振荡尖峰。详细分析了变换器的工作原理及各个工作模态;研制了一台输出功率为3kW(360V/8.5A)的DC/DC变换器样机。实验结果表明,该箝位网络可以减小初级续流环流,并可减小整流二极管上的振荡尖峰,且变换器的整机变换效率高。     

基于移相全桥的同步整流DC/DC变换器设计

本文详细分析了基于移相全桥的同步整流DC/DC变换器工作原理,结合软开关的实现对其中主要元器件进行了设计和选型,采用Matlab建模对变换器仿真研究,最后通过采用TMS320F28335芯片对变换器驱动信号和控制程序进行了软件设计。样机实验结果表明,成功实现了软开关和同步整流,减少了变换器的开关损耗和开通损耗,符合设计要求。     

移相PWM控制直流变换器的研究

介绍了移相PWM技术在DC-DC变换器的应用,对移相全桥零电压PWM DC/DC变换器进行了工作原理的研究,将移相控制全桥零电压开关变换器作为DC/DC变换电路,采取集成PWM芯片UC3875作为主要控制芯片,以实现对逆变电源的PWM控制。最后利用Matlab/Simulink建立其仿真模型,并以此为基础建立逆变电源的仿真电路,验证了该系统的有效性。     

一种带辅助支路的移相全桥零电压开关变换器

介绍了传统移相全桥零电压开关变换器；设计出一种带箝位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器。该变换器是将一箝位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间，既很好地实现了ZVS，还有效抑制了次级整流二极管上的寄生振荡，使次级整流二极管和箝位二极管均工作在软开关状态下，提高了整机效率。本文从工作原理出发，对电路进行了详细分析，设计出一台220V/10A样机，给出了主要实验波形，验证了该电路的正确性。     

基于饱和电感的DC/DC开关变换器特性分析

移相全桥DC/DC变换器以其电路结构简单、开关损耗小、控制方便等优点在许多中大功率场合中得到了普遍的应用,但该变换器存在滞后桥臂换流困难、占空比丢失等问题,导致电路环流损耗增加,降低了变换器效率。针对以上问题,设计了一种基于饱和电感的DC/DC开关变换器。在分析变换器电路工作过程的基础上,讨论了饱和电感对电路局部谐振的影响,给出了饱和电抗器设计方法。最后通过实验验证了理论分析的正确性和可行性,实现了滞后桥臂的零电流开关,降低了环流能量,提高了DC/DC变换电路的效率。     

一种加辅助网络的移相全桥ZVS PWM变换器

通过对移相全桥零电压开关(ZVS)PWM变换器引入一个辅助网络,使滞后桥臂在一个较宽的负载范围内实现了软开关。由辅助网络替代了传统的谐振电感后,通过全桥电路斜对角两只开关管的导通箝位作用,消除了整流二极管上的电压尖峰,同时也减少了变压器次级占空比的丢失。分析了电路工作原理,并讨论了对传统全桥变换器缺陷的改善,给出了辅助网络的设计方法,并通过一台2.7 kW/270 V样机进行了实验验证。     

移相全桥ZVS软开关电源研究

设计了一种用于电镀电源的移相全桥控制软开关DC/DC变换器的主电路,通过MATLAB/SIMULINK,建立了主电路仿真模型,仿真分析了超前桥臂和滞后桥臂实现零电压开关的设计原理,并对其进行了验证,同时使用TMS320LF2407A作为主控芯片,及IGBT作为主开关,试制了一台24 kW/20 kHz的样机,实现了数宇移相控制及全桥变换零电压软开关,试验波形验证控制方案的正确性与有效性.     

基于集成磁件的光伏升压移相全桥DC/DC变换器

研究一种基于集成磁件的光伏升压移相全桥 DC/DC 变换器,将集成磁件引入到光伏升压型移相全桥变换器中,即将实现软开关的电感和高频变压器集成在一个磁芯上以减小体积,并采用移相的控制方式实现软开关以提高效率.通过磁路分析,推导出了基于耦合系数的集成磁件表达式,根据耦合系数取值范围的不同,得出了2种集成方式.再根据集成磁件的表达式分析了变换器的开关模态,即集成磁件可实现超前开关管和滞后开关管的零电压开通,并给出了集成磁件的设计依据.该变换器效率及升压比高,结构紧凑,最后通过实验样机进行原理验证.     

一种新颖的ZVS全桥变换器寄生振荡抑制方法

在对整流二极管寄生振荡产生机理深入解析的基础上,提出基于超前换流的电压振荡抑制新对策,进而推出一种原边加换流电容和LC辅助电路的新型零电压开关(zerovoltage switching,ZVS)脉宽调制(pulse width modulation,PWM)移相全桥变换器,很好地抑制了副边整流二极管的寄生振荡,没有占空比的丢失,实现宽负载范围开关管的零电压开关。阐述该变换器的工作原理,给出关键参数的设计原则,并通过一台650W/28V、开关频率为100kHz的原理样机验证该变换器的优点。     

新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器

提出了一种新型零电流转换(ZCT)移相全桥DC/DC变换器拓扑。该变换器通过在原边增加一个由电容和电感构成的有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,可实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),消除IGBT拖尾电流引起的开关损耗,同时减小了二极管的反向恢复损耗。辅助电路结构不会增加开关管的导通损耗,还能一定程度上克服传统零电压开关(ZVS)全桥变换器原边环流损耗大和占空比丢失严重的缺点。详细分析了该新型全桥变换器的工作原理以及实现零电流开关的条件,给出了主电路拓扑结构及相关参数选取,根据所选取参数对主电路进行仿真研究,给出了主要仿真波形,结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

基于DSP带钳位二极管的移相全桥ZVS变换器研究

针对移相全桥ZVS变换器中整流二极管容易出现电压尖峰的情况,设计了基于DSP控制且主电路带有钳位二极管的移相全桥ZVS变换器。分析了带有钳位二极管的移相全桥ZVS变换器的工作原理,对主电路参数以及反馈控制系统进行设计,并对变换器进行测试。结果表明:所设计的变换器输出电压纹波较小,能够较好地实现软开关并对原边电压尖峰有明显的抑制作用。