辅助电路无耦合电感的箝位谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的效率和降低辅助谐振电路的损耗,提出一种新型箝位谐振直流环节逆变器,其辅助电路中无耦合电感,可简化电路的分析与计算。由于引入了箝位电路,逆变器直流环节最高电压被箝位在直流电源电压的1.01~1.1倍。在逆变器主开关需要切换时,通过单独开关控制辅助谐振电路,使直流环节电压波形形成零电压凹槽,逆变器的主开关能完成零电压软切换,辅助开关能完成零电流软开通和零电压软关断。基于各工作阶段的等效工作电路,分析电路工作过程,得到完成软切换的条件和参数的具体设计步骤,构造一台10k W的实验样机。从实验结果可以看出,逆变器的主开关和辅助开关实现了软开关,因此该新型箝位谐振直流环节软开关逆变器能有效降低开关损耗和改善效率。     

软开关单相光伏并网逆变器原理及并网实验

为了优化效率及提升功率密度,提出了一种采用MOSFET的软开关单相光伏并网逆变器及零电压调制方法。介绍了软开关单相并网逆变器的工作原理,通过零电压调制方法控制辅助谐振电路,实现MOSFET的零电压开通,并抑制MOSFET体二极管的反向恢复。因此,逆变器等效开关频率为100 k Hz,并网滤波电感减小。组建了一个30 kW光伏并网发电系统,对10台3 kW软开关单相光伏并网逆变器进行光伏发电测试,验证理论分析及可靠性。     

软开关交错反激光伏并网逆变器

提出一种应用于单个光伏组件的软开关交错反激并网逆变器拓扑及其软开关控制策略。针对反激变压器漏感问题,提出漏感能量吸收回馈电路,实现了漏感能量吸收再利用,并实现了开关管漏源电压的钳位,提高了变换效率同时降低了开关管关断电压尖峰;提出基于数字处理器的反激变换器变开关频率谐振软开关控制策略,实现了开关管的零电压开通,同时改善了逆变器的电磁兼容特性;提出的交错并联反激逆变器有助于减小变压器和滤波器的体积,提高功率密度。详细分析变换器的工作原理,分析变开关频率谐振软开关控制方式的原理和实现条件,最后进行实验验证。     

谐振过渡软开关单相PWM并网逆变器

分析了对小功率光伏并网逆变器拓扑结构的要求,简单介绍了几种典型的并网逆变器的拓扑结构,指出了各个拓扑结构的优缺点、效率和适用场合。给出了一种利用软开关技术的单相全桥并网逆变器的拓扑结构(DC/AC),分析了其工作过程,通过谐振可以实现主功率开关的零电压开通和关断,而且辅助开关和二极管都是零电流开通和关断,大大减小了功率器件的开关损耗,提高了逆变器的效率。最后,介绍了开关器件的选择问题。     

推挽正激式准单级高频环节光伏并网逆变器

分析研究了推挽正激式高频环节光伏并网逆变器的电路拓扑、开路电压法与变步长扰动观察法相结合的双模式最大功率点跟踪(MPPT)控制、输入电压外环和输出电流内环的双环PWM控制策略,给出了关键电路参数设计准则。该电路拓扑是由推挽正激式直流变换器和极性反转逆变桥级联构成,属于准单级电路结构。DC 1 kVA 48 V/220 V 50 Hz光伏并网逆变器样机的设计、仿真与实验结果表明,该光伏并网逆变器具有高频电气隔离、准单级功率变换、MPPT准确、极性反转逆变桥功率开关电压应力低且为零电压零电流开关(ZVZCS)、变换效率高、并网电流质量高等优点,在中小容量光伏并网逆变场合具有重要应用价值。     

一种新颖的零电压开关全桥逆变器

提出了一种新颖的零电压开关全桥逆变器电路,在单H桥逆变电路的直流侧增加有源箝位软开关支路,可以实现所有开关管的零电压开通,同时由于谐振电感的存在,还可以抑制主开关管的反并联二极管反向恢复电流,从而降低逆变器的开通损耗和反向恢复损耗。本文较为详细地分析了电路实现软开关的各个过程,并从理论上计算了软开关实现条件,最后搭建了300W的实验样机进行了实验验证。     

一种软开关反激光伏并网逆变器的分析与设计

详细分析了一种反激光伏并网逆变器软开关电路的拓扑结构和工作过程。该软开关电路利用反激变压器的漏感与缓冲电容,在功率管开关过程中进行谐振,实现了漏感能量吸收再利用。在软开关电路中设计了调整电感,使谐振周期和谐振能量能够实现功率管漏源极电压箝位。在提高变换效率的同时降低了开关管关断电压尖峰。并据此设计了一台原理样机,实现了功率管的零电压开启,改善了逆变器的电磁兼容(EMI)特性,有效改善了并网电流波形质量。     

一种新型低漏电流光伏并网逆变器的研究

提出了一种新型低漏电流非隔离光伏并网逆变器,该拓扑具有优秀的共模电压箝位效果,以及低的共模电流水平。在逆变电感续流时,提供一条两个开关管的续流回路,通过另一个开关管将电路桥臂中点对直流母线负端的电位箝位在1/2光伏阵列输出电压。通过一种有效的驱动逻辑,实现了两个续流开关管和箝位开关管的软开通。详细分析了该拓扑的各个工作模态,并与几种常用的非隔离光伏并网逆变器拓扑进行了比较。通过与Heric拓扑的对比实验证明了该拓扑的有效性和低的共模电流水平。     

有源箝位软开关全桥Boost变换器

提出一种含有源箝位辅助电路的软开关全桥Boost变换器,其利用电感与电容谐振实现主开关管的零电流开通与零电压关断。有源箝位电路即可抑制变换器工作时可能出现的电压过冲,又可将箝位电容吸收的能量返还回主电路,且箝位开关管以零电压方式开通与关断。输出端采用倍压整流,可以降低变压器匝比。最后利用硬件实验波形验证了所述变换器的有源箝位和软开关特性。     

一种零电压转换H6结构非隔离光伏并网逆变器

非隔离型单相光伏并网逆变器的漏电流和效率是两个关键指标。非隔离型并网逆变器相比隔离型结构有效率优势,但到目前为止,非隔离型并网逆变器的高频开关仍然工作在硬开关状态。提出一种零电压转换H6结构非隔离光伏并网逆变器,通过引入两组谐振支路可实现高频主开关的零电压开通和零电压关断,高频辅助开关管的零电流开通,及续流二极管的零电压开通和零电压关断。论文详细分析新型逆变器的工作模态、软开关条件、占空比约束条件和谐振参数设计方法,并通过一台100kHz、1kW样机验证新型逆变器的可行性。     

一种新型双向软开关DC/DC变换器及其软开关条件

提出了一种新型的隔离型双向软开关DC/DC变换器。变换器中的开关元件能够在全负载范围内实现软开关并且二极管实现零电流关断。上述措施有效地减少了开关损耗,电磁应力和电磁干扰。在简要介绍变换器工作原理的基础上,本文着重分析了电压、电流的变化规律,特别是推导出各开关元件实现软开关的条件及其数学表达式,并得到了实现软开关的通用条件。试验结果证明根据该通用条件设计的实验样机能够在大负载范围内实现软开关。     

中间电流型双管正激式光伏微逆变器

为克服现有光伏微逆变器电压应力高、结构较复杂的缺点,提出了一种中间电流型双管正激微逆变器。该变换器中所有开关都可实现软开关,并消除了变压器副边整流二极管的反向恢复损耗。分析了所提微逆变器的工作原理,并得到了微逆变器的最大占空比、占空比的预置值、开关管的电流应力以及无源元件参数。建立了所提微逆变器的实验样机,实验结果验证了所提微逆变器具有优良的性能。     

一种新型大功率ZVZCS三电平DC-DC变换器

三电平直流变换器因其主开关器件电压应力仅为Vin/2且具有拓扑结构简单和软开关特性好等优点,受到工业界和学术界的广泛关注.基于IGBT的零电压零电流开关ZVZCS(zero-voltage zero-current switching)三电平DC-DC变换器是大功率高压直流变换的主流方案,具有通流能力强、软开关负载范围...     

一种高效倍压升压型软开关功率因数校正电路

提出一种高效零电压转换倍压升压型变换器的功率因数校正电路。新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关零电压转换,而辅助开关零电流通断。所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力。由于所用电路主电路导通流经更少的半导体功率器件,因此具有较少的器件导通损耗。该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合。计算机仿真和实验样机验证了理论预期。该样机实现转换效率高达97%,功率因数为0.992。     

一种高效率低输入纹波电流的光伏并网微逆变器

针对传统光伏系统存在热斑、整体效率低等问题,提出了一种高效率、低输入电流纹波的隔离型单相两级式光伏并网微逆变器。该微逆变器由前级DC/DC升压环节和后级逆变环节组成。DC/DC变换器采用有源钳位和倍压整流电路,使变压器原边开关管及副边整流二极管实现软开关,分析了其稳态下的工作原理并给出了变换器关键波形曲线;后级逆变环节应用软件锁相、脉宽调制等技术实现了逆变并网。提出了一种低成本的在中间母线电压环中加入扰动环节的方法,抑制了两级式逆变器直流输入侧存在的两倍交流输出频率的电流纹波。研制了一台220 W光伏微逆变器样机并进行了测试,实验结果证明了理论分析的可行性。     

Implementation of parallel zero‐voltage switching converter with series‐connected transformers

This paper presents a parallel zero‐voltage switching (ZVS) DC–DC converter with series‐connected transformers. In order to increase output power, two transformers connected in series are used in the proposed converter. Two buck‐type converters connected in parallel have the same switching devices. The primary windings of series‐connected transformers can achieve the balanced secondary winding currents. The current doubler rectifiers with ripple current cancellation are connected in parallel at the output side to reduce the current stress of the secondary winding. Thus, the current ripple on the output capacitor is reduced, and the size of the output choke and output capacitor are reduced. Only two switches are used in the proposed circuit instead of four switches in the conventional parallel ZVS converter to achieve ZVS and output current sharing. Therefore, the proposed converter has less power switches. The ZVS turn‐on is implemented during the commutation stage of two complementary switches such that the switching losses and thermal stresses on the semiconductors are reduced. Experimental results for a 528‐W (48 V/11 A) prototype are presented to prove the theoretical analysis and circuit performance. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.     

Analysis of the ZVS two‐switch forward converter with synchronous current doubler rectifier

A soft switching two‐switch forward converter is presented to achieve zero voltage switching (ZVS) turn‐on of switching devices. In the adopted converter, a buck‐boost type of active clamp is connected in parallel with the primary winding of transformer. The energy stored in the transformer leakage inductance and magnetizing inductance can be recovered so that the peak voltage stress of switching devices is limited. The resonance between the transient interval of two main and auxiliary switches is used to achieve ZVS turn‐on of all switches. The current doubler synchronous rectifier is used in the secondary side of transformer for reducing the root mean square value of output inductor current, transformer secondary winding current and output voltage ripple by cancelling the current ripple of two output inductors. First, the circuit configuration and the principles of operation are analyzed in detail. The steady‐state analysis and design consideration are also presented. Finally, experimental results with a laboratory prototype based on a 380 V input and 12 V/30 A output were provided to verify the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

电机驱动用新型谐振直流环节电压源逆变器

为了实现电机控制系统的高功率密度和高性能运行,必须提高逆变器的工作频率以提高功率变换器的效率和增强性能。然而,较高的工作频率会引起严重的电磁干扰和开关损耗从而导致系统整体效率降低。软开关技术被认为是解决上述问题的有效方法,结合软开关技术的优点和脉宽调制(pulse width modulation, PWM)控制的特点,提出了一种新的用于电机驱动系统的谐振直流环节软开关电压源逆变器,通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的PWM软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关操作。文中阐述了该软开关逆变器拓扑的动作时序和动作模式,并对软开关动作时序的瞬态过渡过程进行了数学分析。对提出的新型软开关逆变器驱动无刷直流电机进行了仿真和实验研究,结果验证了电路结构和理论分析的正确性与可行性。     

考虑不同软开关模式的双有源桥变换器电流应力优化方法

为了全面提高双有源桥(DAB)变换器的整体性能,在基于双重移相实现电流应力最小化的同时,对是否要确保所有开关管实现零电压开通(ZVS)进行了研究。首先建立了以传输功率为输入量的线性化大信号模型,基于该模型,可通过传输功率的直接调节实现输出电压的精准控制。以该模型为基础,通过分析4种功率模态中的软开关特性及电流应力特性,分别实现了基于完全ZVS的电流应力优化方法和基于自然软开关的电流应力优化方法。并完成了2种优化方法对于效率影响的分析和对比。结果表明,当采用开通损耗和关断损耗相近的开关器件时,确保所有开关管实现ZVS会使DAB变换器的电流应力大幅增加,进而对效率产生严重的负面影响。理论分析和实验结果均表明,自然软开关模式的电流应力优化算法能够最大程度地降低电流应力,减小损耗,提高变换器的性能。     

A novel low‐loss control strategy for bidirectional DC–DC converter

Bidirectional DC–DC converter with phase‐shift control is commonly used for hybrid electric vehicle and fuel‐cell vehicle applications. This converter is characterized by simple circuit topology and soft‐switching implementation without additional devices. Despite these advantages, the efficiency is poor at light load condition because of high switching and conduction losses caused by high RMS inductor current. To achieve zero‐voltage switching (ZVS) for all power MOSFETs, a constant offset inductor current is maintained to conduct the antiparallel body diodes before MOSFETs turn on. A control strategy of combining duty ratio and phase‐shift modulation is proposed to reach the constant offset current. By reaching the constant offset current, the RMS inductor current can be reduced significantly, and ZVS can be achieved in all load variation ranges, resulting in high efficiency. A 2.5‐kW prototype is implemented to verify the control scheme, and a minimum efficiency of 97.3% is achieved at light load condition. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.