一种新型混合级联不对称多电平逆变器

提出一种新型混合级联不对称多电平逆变器,这种多电平逆变器由多个不对称四电平逆变器级联在一起构成,输出电压由其级联单元的输出叠加而成.相对于传统的级联多电平拓扑,在得到相同输出电平的情况下,该拓扑需要较少的开关器件,因此可以简化电路结构.但是该拓扑需要特定的独立直流电源.实验室构建了一台单相混合级联不对称七电平逆变器,并采用消谐波混合不对称调制方法对其进行控制,最后通过仿真和实验进行验证.     

一种新型不对称型多电平逆变器

传统级联H桥多电平逆变器增加电平数就需增加级联H桥数量,相应地增加了更多的开关器件.为了提高多电平逆变器的电平数以及使用更少的开关器件数,提出一种不对称型多电平逆变器新拓扑结构.该拓扑结构可以用更少的开关器件生成更高的输出电压电平数,降低了电路复杂性和成本.通过Matlab/Simulink搭建15电平不对称型多电平逆变器模型验证该拓扑的正确性,仿真和实验结果证明了新型多电平逆变器能够用更少的开关器件生成更多电平数的较高质量的输出电压.     

电容箝位型3电平复合全桥DC/DC变换器

研究了一种新型电容箝位型混合3电平全桥变换器,该变换器初级包含有一个3电平桥臂和一个2电平桥臂。3电平桥臂中每个开关器件承受Uin/2的电压应力,而其他开关器件承受Uin的电压应力,电路可在很宽的负载范围内实现零电压开关(ZVS)。分析了该电路的基本工作原理、输入输出特性,通过分析表明该电路在输出滤波器前采用3种电平构造输出波形,可有效减小输出滤波电路中的谐波含量。通过搭建一套实验装置验证了电路的工作原理,实验结果表明该电路工作原理正确,可以正常工作。     

高输入输出变比DC/DC变换器研究

在输入输出变比较高的DC/DC变换场合,两级式变换器比单级式变换器具有更大的优势。研究了一种Buck+倍流整流不对称半桥的电路拓扑,阐述了该两级式拓扑的优点和控制方法。通过合理选取前级Buck电路的输出电压和对后级不对称半桥占空比的优化设计,使不对称半桥工作在功率均匀分配及实现ZVS的最佳状态,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1kW,200～400V输入、24V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

采用不可控整流的混合不对称多电平变换器控制策略

混合不对称多电平变换器在输出相同电平数的情况下较传统多电平变换器采用更少的功率元件,可以大大减少变换器体积与成本,成为近年来研究的热点,但至今还没有统一的设计标准和方法。对采用不可控整流的混合不对称多电平变换器进行了深入的研究,通过对采用混合控制策略下的不对称多电平变换器输出电压及各单元输出功率的分析,提出避免有功功率双向流动的控制方法,并在此基础上总结了在进行混合不对称多电平变换器设计时需要遵循的一些原则。对典型的混合不对称三单元变换器进行了仿真与试验验证,仿真与试验结果表明所得结论正确。     

混合多电平逆变器功率均衡分布的研究

基于多电平逆变器混合调制策略,高压逆变单元在调制比范围内,通过采用常值比较电平的方式,输出主要基波电压,低压单元采用高频调制方式调节输出电压。但低调制比时,高低压单元输出功率分布不均衡,降低了系统效率。通过分析发现,混合多电平逆变器直流电压比固定时,改变比较电平的取值在调节输出功率的同时并不影响输出电压波形。因此在全调制比范围内,通过比较电平的变化,调节逆变单元的输出功率,使各单元功率分布趋于均衡。对典型的混合不对称逆变器进行了仿真验证,仿真结果表明了新调制方法和分析的正确。     

半桥三电平逆变器输出不对称交流时直流侧电容电压的分析

多电平逆变器能够产生多阶梯、低失真的电压波形,尤其适用于高压大功率的场合.但是如果输出的电流波形不对称,那么中点电位就会严重偏移.本文以全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)中的快速控制电源为背景,首先对三电平PWM逆变器以及二极管整流器进行分析,根据开关器件的不同状态总结出三电平PWM电路的四种工作模式,然后针对感性负载通过带有直流分量的正弦电流的情况,采用电流充电法和能量守恒法分析出的逆变器直流侧电容电压的变化情况并推导出单位周期内电容电压变化的公式,最后通过仿真与试验进一步验证两个公式的合理性和正确性.     

一种新颖的三电平全桥谐振型软开关DC/DC变流器

为了能达到同时兼容单/三相的PFC变换器输出的目的,提出了一种新颖的三电平全桥谐振型软开关DC/DC变流器.该变流器在结合了LLC拓扑和三电平技术所有优点的基础上,利用了全桥结构从而能够适用于大功率的应用,为兼容400V/800V的单/三相系统创造了条件.通过对该交流器工作状态描述、理论深入分析和损耗计算,以及一台1kW,54V/20A输出样机的实验,验证该变流器的输入范围可以达到400～800V,同时保持了一次主开关ZVS、二次整流二极管ZCS的优点.由于采用了磁集成技术,整个变流器只使用一个磁元件.因此,该变流器特别适合于系统集成的场合,对电源产业简化产品结构和降低成本具有积极意义.     

一种新型三电平ZCT DC/DC变流器

提出了一种新型PWM三电平零电流开关(ZCT)DC/DC变流器拓扑.通过在变压器的次级引入一个辅助网络,不仅在全负载范围内实现了初级主管与次级辅管的ZCS,同时也实现了次级输出整流二极管的软变换.另外,由于该电路拓扑采用了三电平结构,使初级主管的电压应力仅为输入电压的50%,这正好满足了高电压场合的应用.经仿真分析和制成的1.5kW,100kHz样机实验,验证了所提理论分析的正确性.     

高升压比悬浮交错三电平DC/DC变换器研究

提出一种高升压比悬浮交错三电平DC/DC变换器。该变换器不仅可以实现高升压比,显著减小变换器输入电流纹波,而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的四分之一。首先对变换器工作模态进行分析,推导了变换器电压增益。然后分析了悬浮交错三电平DC/DC变换器飞跨电容电压控制原理,给出了一种飞跨电容均压闭环控制方案。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

级联式DC/DC变换器输出阻抗的优化设计与稳定性

级联式DC/DC变换器的稳定性是分布式供电系统设计中的重要问题.本文通过仿真和实验研究了单个DC/DC变换器的闭环输出阻抗的特性,提出源变换器输出阻抗的优化设计准则;在分析容性负载对变换器性能影响的基础上得出母线滤波电容的设计原则;并对实际的级联式DC/DC系统进行改进,采用注入电压源扰动法测试阻抗比,分析了系统的稳定性.实验结果表明,阻抗比的优化设计可以保证级联系统的稳定性.     

强磁场电源软开关DC/DC变换器的研究

强磁场电源对于输出纹波有极高的要求。采用并联线性有源滤波技术可使输出纹波电流得到充分抑制,而这种有源滤波器的关键部分是可自动跟踪主电源输出的DC/DC变换器。由于功率较大,变换器必须软开关运行。针对强磁场电源的需求,提出了一种基于电流滞环控制的ZVS-CV电路,并论述了其软开关条件和控制方式。仿真及实验结果验证了该DC/DC变换器的良好性能。     

两相正激DC/DC变换器技术研究

两相正激DC/DC变换器可使输入、输出电容体积大大缩小,通过较小功率处理单元的并联可获得大的功率输出.介绍了单电感、双电感两种结构两相正激DC/DC变换器工作原理,分析了两种电路结构中各元器件的电应力.以输出为7 V/10 A DC/DC的变换器为例,对两种电路结构进行了实验对比.实验表明,双电感结构电路变换效率优于单电感结构,但单电感结构的电路元器件数量少于双电感结构,后者在对体积要求苛刻的应用中极具吸引力.     

一种双相结构的同步Buck DC/DC变换器

指出了同步降压型直流-直流变换器从拓扑结构上实现软开关技术优点与在大功率场合下电流纹波大的特点,结合电感磁耦合技术将其扩展为双相结构的同步Buck型DC/DC变换器,分析了电感输出电流纹波减小的原理,并对不同负载下电路的工作特点进行了分析,采用可变频率的脉冲宽度调制控制方式以达到不同输出功率时的效率,试制了一台2kW的同步Buck DC/DC变换器样机,并给出了实验结果。变换器采用DSP芯片TMS320F2808作为控制管理芯片,通过积分分离数字PID算法改变控制量,具有较优异的动态性能,在蓄电池维护领域得到较好的应用。     

一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器

针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16～40 V、输出电压26～107 V和输出功率7～114 W的原型验证了其性能。     

一种新型PWM-QSC DC/DC变换器的研究

在QSC DC／DC变换器的基础上，引入PWM技术，提出一种新型的PWM－QSC DC／DC变换器，此变换器可同时调节充电电流和充电时间。理论分析证明，此变换器可扩大调压范围，综合了QSC DC／DC和PWM DC／DC变换器的优点。计算机仿真和实际电路验证了理论分析的正确性，并具有良好的稳态和动态响应。     

扩频DC/DC变换器的纹波分析

将扩频技术用于DC/DC变换器来抑制其传导EMI水平的方法在过去十年里已得到论证和使用.虽然输出电压纹波是DC/DC变换器的重要指标.但鲜有文章提及扩频技术在降低变换器EMI水平的同时对输出电压纹波的影响.在闭环工作状态下,就常用的4种扩频方式对纹波的影响进行了理论分析和实验验证,为在不同纹波要求下扩频方式的选择提供了依据.     

基于飞跨电感的高升压比级联式DC/DC变换器

高升压比DC/DC变换器在微电源并网、不间断电源以及车载电源等场合均有广泛应用。飞跨电感模块,既具有升、降压能力,又可以实现能量双向流动。利用多个飞跨电感模块输入、输出端串、并联组成共正极、共负极和不共地3种不同结构的级联式高升压比DC/DC变换器,其均可在较合适的占空比下维持较低的电流应力,获得高电压增益。模块间采用载波移相调制可以减小模块输入侧电流纹波、变换器输出电压纹波和输出滤波电容容值。详细介绍了飞跨电感模块和DC/DC变换器的结构及工作原理,并以其中不共地变换器拓扑为例通过仿真和实验验证了其正确性。所提变换器具有电压增益便于调节、扩容方便和应用范围广等优点。     

基于DSP控制的燃料电池客车用DC／DC变换器研究

简要介绍了研究燃料电池客车用数字化DC/DC变换器的意义,以Boost变换器为例分析了DC/DC变换器主电路工作原理,设计了基于TMS320LF2407A的控制系统硬件电路平台以及控制系统的软件,并给出了燃料电池客车用90 kW Boost变换器试验结果及其技术参数。数字化DC/DC变换器实现了变换器的软开关和可编程的数字化控制,具有良好的输出和响应特性,可以满足燃料电池客车复杂的控制要求及城市工况运行要求,并且已经在城市工况下示范运行。