高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响

高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而,高压变压器寄生电容的存在,使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式(discontinuous current mode,DCM)的串联谐振变换器特性的影响,这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后,串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理,得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现,随着等效电压增益的增加,DCM LCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变,临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知,第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率,是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考,特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。     

基于LCC谐振变换器的脉冲等离子体推力器优化充电技术

针对脉冲等离子体推力器(pulsed plasma thruster,PPT)高压储能电容充电技术,研究了LCC谐振变换器的输出特性。为了满足充电电源需要足够大恒流输出能力的需求,分析了LCC谐振变换器在电流断续模式下的工作原理,并着重解析了双脉冲输出的工作模式,将电流输出能力最大化。为了优化充电电源的效率,研究了变换器的软开关实现条件,特别是在谐振槽能量回馈阶段采用同步整流技术,显著降低了功率管损耗。为了使充电电源具有较高的电压精度,在恒压工作阶段采用了软开关滞环Burst控制策略。最后,搭建了一台输入电压28 V、输出电压2 kV、最大输出功率400 W的实验样机,通过实验证明了所提方案的有效性和可行性。     

一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器

提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器.该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性.在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件下难以实现软开关的问题.与已有的Boost调制型谐振变换器相比,所提变换器通过后置并联谐振电容,在构成LCC谐振腔的同时,配合后级LC滤波结构,解决了Boost调制模式下谐振电流断续导致输出纹波大的问题.详细描述了各模式工作原理,推导了各变量的时域表达式,得到了比较精确的电压增益关系式.最后基于恒流-恒压充电模式设计了一台输入电压为110 V、输出电压为80～150 V、输出电流为0～3.33 A、最大输出功率为500 W的实验样机,给出了各参数以及模式转换的设计方法,实验结果证明了理论分析的正确性.     

基于LCC谐振的高压充电电源研究与设计

研制了一种恒频恒导通时间控制方式的LCC串并联谐振变换器作为高压脉冲发生器的初级充电电源。通过分析电流断续模式(DCM)下工作过程,定量得出了DCM LCC变换器电压、电流、功率输出特性。利用仿真软件Pspice对LCC谐振电路工作过程和特性进行仿真分析,给出变换器设计依据。最后,搭建实验样机验证了设计的正确性。     

C-filter LCC断续工作模式逆变桥损耗分析

工作于谐振电流断续模式(DCM)的容性滤波LCC谐振变换器易实现软开关,能可靠高效地工作。同时,它具有优良的调压特性,拓扑上无需输出滤波电感,适用于高压大功率场合。然而,目前缺少开关管损耗的分析和计算方法,导致工程上难以实现可靠的系统热设计。针对工作于DCM下的容性滤波LCC谐振变换器,进行了逆变桥部分的开关管损耗分析。利用谐振电流的封闭表达式及开关管的特性数据,得到了开关管损耗的理论计算方法。最后,以一个输出指标为直流3.6 kV/0.3 A的谐振变换器为例,给出了逆变桥IGBT的理论计算和实验测量损耗结果,验证了理论计算的有正确性。     

一种适用于海上风电直流并网的谐振升压变换器

谐振变换器由于可实现开关器件的软开关而十分适用于高压大功率场合。文中提出了一种适用于海上风电直流并网技术的谐振升压变换器,该变换器利用LC并联谐振网络可实现很高的电压增益,同时不仅具有开关管零电压开通和近似零电压关断以及整流二极管零电流关断的优点,而且具有开关管和谐振网络的电压应力不超过输出电压一半的特点。此外,相比于传统谐振变换器,该变换器在整个负载范围内开关频率变化范围小。阐述了该变换器的工作原理和工作特性,讨论了谐振网络参数的选择,仿真和实验结果验证了工作原理和谐振网络参数选择的正确性。     

LCC谐振变换器电流输出特性研究与软开关实现

高压充电变换器是电磁发射脉冲成型单元的重要组成部分,为储能电容提供高质量能源。为满足脉冲成型单元对充电速度、线性度和电压重频稳定度要求,对电流断续模式下LCC谐振变换器电流输出特性和软开关进行研究。提出基于数字控制器的脉冲电容储能方案,该方案利用双脉冲模式下的恒流输出特性实现快速线性充电;利用单脉冲模式下的涓流输出特性实现恒压充电,提高电容电压的重复稳定度。采用新的调宽调频控制算法,在全电压增益范围内,利用分段线性函数拟合法对临界断续开关频率进行在线跟踪,最大程度地提升变换器断续模式下的电流输出能力,获得近似恒流特性;提升充电速度的同时,实现全程软开关。通过变换等效电压增益,由恒流充电切入涓流充电,依靠电压闭环获得恒压输出。实验数据验证了控制算法的可行性。     

谐振软开关耦合电感高增益DC-DC变换器

提出一种谐振软开关耦合电感高增益DC-DC变换器,通过引入辅助网络,将Boost变换器的输出二极管替换为开关管,实现全部开关管的零电压导通(ZVS)和二极管的零电流关断(ZCS),并降低开关管的开关损耗,消除二极管的反向恢复问题。同时,变换器输出端为三个输出单元串联,提高变换器的电压增益,避免变换器工作于极限占空比,在实现高升压增益的同时降低开关管电压应力。因此可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET,以提高变换器效率。倍压电容与耦合电感的漏感谐振,可减小开关管关断时刻电流,降低开关损耗,进一步提高变换器效率。研究变换器的工作原理和工作特性,分析开关管ZVS条件。设计制作一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种高频LCCL四谐振参数变换器

为了增大工作频率,减小输出纹波,提出了一种四谐振参数(LCCL)谐振变换器。该变换器是在LCC谐振变换器的基础上增加了1个附加电感。分析了电流断续模式下LCCL谐振变换器的工作模态,并建立了数学模型。分别试制了基于LCC和基于LCCL的样机,并进行了对比测试。仿真与实验表明,与LCC谐振变换器相比,LCCL谐振变换器在提高工作频率的同时,不会增大电流应力与损耗,具有输出纹波小,输出电压调节范围大的优点。     

一种新型串并联谐振变换器的分析及应用

本文提出了一种新型串并联谐振DC-DC变换器，即串并联谐振倍压变换器。介绍了该变换器的工作原理和特点，详细分析了稳态工作过程，给出了工作条件和理论分析波形。讨论了变换器的零电压开关特性及设计中的实现方法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性，并进一步表明该变换器非常适于高压小电流输出的直流开关电源。     

串联谐振逆变器中谐振极的应用和设计方法

提出了在串联谐振逆变器中的谐振极的一种设计方法及其实验结果。谐振极电容对串联谐振感应加热电源的影响可用一个实际电流源的方程式表示。利用该方程式及其改进形式,可以很容易地选择合适容量的电容器,并决定相应的最小触发角。实验结果表明,一个合适的谐振极电容,可以减小开关损耗,该设计方法适合于为串联谐振逆变器设计谐振极电容 。     

6kV系统谐振过电压原因分析及处理措施

基于单相及三相电感、电容组成的线路参数,分析了串联及并联时的谐振条件,得出6 kV系统谐振过电压产生的原因.提出了谐振过电压预防和处理措施,运行结果表明,所提的措施是可行的.     

多元件功率谐振变换器的小信号模型

本文介绍了一种基于基频分量近似法的小信号建模方法,目的是解决谐振变换器的控制模型问题。文章以一种多元件级联式谐振变换器为例,运用该方法建立其小信号模型,并且在简化分析的基础上得出相应的等效电路和频率响应图。     

级联式谐振变换器的电路特性及其非连续导通模式的分析

本文介绍了一种多元件级联式谐振变换器，该变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的特点，并且在运行性能上有所提高。文章利用经典交流分析法，推导了电压传输增益，同时分析了非连续导通模式下的各种开关状态，得出相应的等效电路，并且运用数值解法求得谐振电压电流的波形和临界负载电流。     

非接触电能传输系统的频率稳定性研究

分析了非接触电能传输系统主电路的频率稳定性问题,提出了利用相控电感电路动态调谐以提高系统工作频率稳定性的方法,保证最大功率传输和系统正常工作,并对动态调谐的工作原理进行了分析和仿真研究.     

软开关谐振逆变技术在无刷直流电机中的应用

针对无刷直流电机(BDCM)逆变器工作在硬开关状态下,产生较大的开关损耗,降低电机效率的问题,介绍了谐振直流环节软开关逆变器、基于变压器的谐振直流环节软开关逆变器和基于变压器的谐振极软开关逆变器3种软开关技术,为实现软开关无刷直流电机驱动系统的高效、安全、可靠运行提供了一定的理论基础.     

高频LCC谐振变换器特性分析及其仿真和应用

在对具有电容型滤波器的LCC串并联谐振变换器工作原理分析的基础上,对电路的多种工作模态进行了分析,在全负载范围内推导了开关频率调节范围的最大理论值。然后,推导了电路品质因数的数学表达式以反应系统性能。最后,仿真和实验提供的数据验证了设计方法的特点。     

全桥软开关电路滞后臂性能的改进与研究

在全桥PWM调制加移相控制的DC/DC变换器中,滞后臂比较难以实现零电压开关(ZVS),针对这一问题提出了相关的解决方案,并对一种带有无源谐振电路比较实用的电路进行了详细地分析,给出了在一个工作周期中的工作过程及其波形。对改进前和改进后的电路和输出波形进行了分析。结果表明,使用无源谐振电路确实能够增加整个系统的稳定性,降低系统的损耗。     

LLC谐振变换器的新型谐振网络参数设计方法

在LLC谐振变换器的设计中,谐振网络参数对变换器性能具有重要影响,合理选择谐振网络参数是实现变换器高效率的前提和保证。为此,提出一种简单的新型谐振网络参数设计方法,并给出其设计过程。在对LLC谐振变换器损耗、谐振网络传输效率和电压增益分析的基础上,选择合适的kQ乘积值,可以实现变换器增益要求、原边开关管的零电压开通和副边整流管的零电流关断,使变换器效率显著提高。最后制作了一台功率1 kW的样机,实验结果验证了所述方法的有效性。