新型ZVZCT PWM直流变换器族的研究

提出了一种新型零电压零电流转换 (ZVZCT)软开关单元 ,并基于该开关单元 ,构造了BuckZVZCTPWM变换器和BoostZVZCTPWM变换器 ,形成新型ZVZCTPWM直流变换器族。详细分析了BuckZVZCTPWM变换器的工作原理 ,主开关管实现了零电压零电流开关 ,辅助开关管实现了零电流开通、零电压零电流关断 ,续流二极管实现了零电压零电流关断、零电压开通。该软开关单元不但适合于少子器件 ,而且适合于多子器件 ,同时保持PWM控制的特点。仿真分析和实验结果完全验证了理论分析的正确性     

一种新型的有源软开关变换器

为实现一种结构简单,高效,高频,低的电压应力,简于控制的软开关升压变换器,提出一种有源辅助谐振换流新型软开关变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以绝缘栅双极型晶体管(...     

一种新型的零电压零电流转移DC-DC变换器

提出了一种新型的零电压、零电流转移DC-DC变换器，即通过采用两条辅助谐振网络实现了全部主、辅开关管的软开关，主开关管实现了零电压零电流开通、零电压零电流关断，开关管电压电流应力小，辅助开关管实现了零电流通断，特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合。并以其在Boost变换器的应用为例分析了它的工作原理，软开关实现条件，给出了谐振参数的设计方法，该软开关设计思想可以推广到其它基本的DC-DC变换器中。电路仿真和实验结果验证了所提出的方案是可行的。     

基于ARM的移相全桥ZVZCS变换器设计

针对传统全桥移相式零电压零电流开关(ZVZCS)PWM DC/DC变换器在实现滞后桥臂开关管零电流开关(ZCS)过程中,存在着辅助谐振电路附加损耗较大,软开关实现方式复杂,功率开关管电压应力和电流应力高等缺点,介绍了一种通过输出耦合电感实现软开关的全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器。分析了该变换器实现软开关的原理,并采用LPC2214型ARM芯片作为控制器,设计了变换器数字控制系统。通过一台1kW,50kHz样机验证了这种软开关变换器相关理论的正确性。     

一种最小电压应力的无源无损软开关技术

电力电子变换器开关频率的提高,减小了变换器的体积,提高了功率密度,但同时也增加了变换器的损耗。软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。本文探讨和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关拓扑结构。该结构由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在一个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路进行了工作模态分析,给出了软开关环节中电感和电容的参数设计方法,并搭建了一个功率为250W 的实验样机,对理论分析进行了验证。实验结果表明,该结构实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。     

一种新型能量交换式移相全桥电路

减小环流损耗、在较大的负载或输入电压变化范围内协调滞后管的零电压开通与占空比丢失的矛盾是移相全桥软开关变换器需要研究的两个问题。针对这两个问题,该文提出采用一种新型能量交换式移相全桥软开关电路。与传统电路相比,它将近降低了1/2的开关管的环流能量损耗,并且能够在较宽的负载范围内实现滞后管零电压开关和极小的占空比丢失,有效地提高变换器的效率。通过10 kW实验样机的研制,其结果表明理论分析正确,变换器性能得到较好的改进。     

一种ZVZCS软开关全桥直流变换器的研究

研究了一种零电压零电流开关的移相全桥软开关电路。通过在原边电路结构中增加一个辅助变压器和两个二极管,该直流变换器能实现滞后臂开关管的零电流关断。详细阐述了电路各阶段的工作原理,分析了零电压和零电流开关设计条件。最后制作了一个400 W的直流电源,测试波形表明超前臂和滞后臂开关管分别实现了零电压开通和零电流关断,电路分析设计正确。     

高升压增益软开关DC-DC变换器

在软开关Boost变换器基础上,通过引入Flyback单元,提出了一种高升压增益软开关DC-DC变换器,进一步提高了变换器的电压增益,避免了高占空比,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级低导通电阻MOSFET以降低变换器的成本,提高变换器的效率。在开关管关断期间,漏感能量向负载传递,有效利用了漏感能量,且无需额外的吸收电路。此外,变换器实现了开关管的零电压(ZVS)导通和二极管的零电流(ZCS)关断,进而消除了开关管的开通损耗和二极管的反向恢复损耗。研究了高升压增益软开关DC-DC变换器电路的工作特性和占空比丢失的主要原因,分析了该变换器的元器件应力及电路损耗。设计了一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

改进型ZCT Boost PWM变换器装置的分析与研究

针对直流变换器的小型化课题,采用了一种改进型ZCT Boost PWM变换器电路,通过增加一个辅助开关管,使得主开关管实现零电压开通和关断。介绍了软开关的谐振过程和参数设计问题,对实际装置设计过程中出现的问题进行分析,通过仿真研究和实验装置,对软开关的实现和参数设计进行验证,仿真和实验的对比验证了所提方案的有效性。     

一种新型能量交换式移相全桥电路

减小环流损耗、在较大的负载或输入电压变化范围内协调滞后管的零电压开通与占空比丢失的矛盾是移相全桥软开关变换器需要研究的两个课题。针对这两个课题,本文提出采用一种新型能量交换式移相全桥软开关电路。与传统电路相比,它将近降低了1/2的开关管环流能量损耗,并且能够在较宽的负载范围内实现滞后管零电压开关(ZVS)和极小的占空比丢失,有效地提高了变换器的效率。通过10kW实验样机的研制,验证了理论分析的正确性。变换器性能得到较好的改进。     

半桥变流器的软开关控制策略研究

在中小功率场合，半桥拓扑因为其简单性而受到广泛应用。软开关技术可以降低开关损耗，提高效率和功率密度。该文总结和归纳了软开关半桥电路的4种控制策略，提出了其中的一种新型的控制策略。对4种控制策略进行了综合比较，为具体应用场合选择提供了依据。研制了一台48V输入、1V/30A输出、开关频率为230kHz的DC/DC变流器样机用来验证提出的新型软开关半桥控制策略，其满载效率在80%以上。实验结果表明，提出的新型软开关控制策略具有较高的工程应用价值。     

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。     

大功率行波管测试设备高压电源的研究

介绍了一种适用于大功率行波管测试设备的高压电源系统设计方案。采用模块化的设计方法,阴极电源模块和各收集极电源模块功能独立,便于功率扩展。单电源模块可实现输出电压-1～-25 kV,输出电流0～500 mA,输出功率5 kW。详细阐述了零电压多谐振软开关条件下,4种工作模式的谐振过程和能量传递。提出了闭环稳压的间歇控制策略,减小了电源在轻载或空载条件下的开关损耗。最后给出不同工况下电源的主要工作波形,证明该设计方案的正确性和有效性。     

单相全桥谐振直流环节软开关逆变器

为提高逆变器的效率和简化控制方式,提出一种单相全桥谐振直流环节软开关逆变器。通过单独开关控制辅助谐振电路,使直流环节电压在逆变器主开关需切换时下降到零,逆变器的主开关可以实现零电压开关,同时辅助开关也可以实现零电压开关。而且,逆变器直流环节电压不会超过直流源电压。由于谐振过程和零电压持续时间都较短,因而可以减少功率消耗和提高直流电压的利用率。依据不同工作模式下的等效电路,分析其工作原理,结合相平面分析法研究其动力学行为,给出了软开关实现条件和参数设计过程,搭建了实验样机。实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关都实现了软开关,可以有效地降低该软开关逆变器的开关损耗和提高其效率。     

磁悬浮轴承并联谐振直流环节开关功率放大器

为克服磁悬浮轴承开关功率放大器工作在硬开关状态时存在的开关损耗和电流纹波干扰严重的缺点,提出一种磁悬浮轴承并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路。该电路在功率放大器三电平控制策略的基础上应用了并联谐振直流环节,保持了三电平功率放大器输出电流纹波小的优点,同时功率器件均工作在零电压或零电流条件下,开关损耗、电流纹波干扰有效地减小。详细分析并联谐振直流环节的软开关功率放大器电路工作过程,并进行仿真和样机实验。实验结果证明所提出电路是可行有效的。     

Interleaved step-up converter with a single-capacitor snubber for PV energy conversion applications

In this paper, an interleaved step-up converter with a single-capacitor snubber for PV energy conversion applications is proposed. The step-up converter adopts two sets of boost converters with an interleaved fashion and coupled-inductor technology to reduce output ripple current and increase output power level. To achieve higher conversion efficiency and reduce switching losses of the proposed converter, a lossless single-capacitor turn-off snubber is introduced. Therefore, the conversion efficiency can be increased significantly. In order to draw the maximum power from the PV arrays, a perturbation-and-observation method and a microcontroller are associated to implement maximum power point tracking (MPPT) algorithm and power regulating scheme. Finally, a prototype of a soft-switching interleaved soft-switching boost converter with coupled inductors has been built and implemented. Experimental results have obtained to verify the performance and feasibility of the proposed converter for PV arrays applications.     

一种新型无源软开关三电平逆变器

软开关技术可以最大限度提高效率和功率密度,是满足工业应用高功率和高频化要求的最佳选择。但目前三电平逆变领域软开关技术鲜有应用且缺点尚多,如辅助开关器件繁多、控制复杂化、振荡以及开关管电压应力大等。提出一种新型无源软开关三电平逆变器,辅助电路简单且无需改变调制方式,能够平稳实现所有开关管的零电压关断和零电流开通。依据各模态的等效电路,详述了所提软开关逆变器的工作原理,总结了软开关实现的基本条件。最后,原理样机试验表明该软开关逆变器能够实现所有功率管的软开关动作,功率管电压应力限制在安全裕度以内,中点电压波动较小,换流过程不会出现高频振荡。     

基于80C196KC的软开关型脉冲MIG焊机的研究

根据脉冲MIG(Metal Inert Gas)焊工艺特点,设计了基于80C196KC控制的软开关型脉冲MIG焊机。采用单片机80C196KC作为控制系统的核心,主电路采用软开关式全桥逆变结构,功率开关器件为绝缘栅双极晶体管(IGBT),逆变频率为20 kHz。采用PI算法实现恒流外特性,脉冲MIG焊接电源获得了电流频率、电流幅值、峰值基值导通比均可以独立调节的波形。试验表明脉冲MIG焊接电源控制系统运行稳定、可靠。     

一种零电流转换软开关逆变器的损耗分析及其与硬开关逆变器的效率比较

通过在理论上对硬开关逆变器和一种零电流转换软开关逆变器的损耗分析,并且对软开关以及硬开关逆变器分别在不同功率等级,不同开关频率下进行了效率的比较,最终得到了零电流软开关逆变器与硬开关逆变器在效率方面的比较结果,最后给出了提高软开关逆变器效率的可能性。     

高效率LLC谐振变换器的定频混合控制策略

LLC谐振变换器为实现输出电压在宽范围内变化,普遍采用变频控制策略。然而变频控制策略存在谐振参数设计困难、变压器体积较大和电磁兼容等问题。为克服变频控制策略中存在的问题,提出定频变母线电压和移相混合控制策略。通过增大副边开关管零电流关断范围,提高变换器的工作效率和功率密度。分析所提控制策略的工作过程和软开关实现条件,并提出谐振网络参数设计方法。