一种新颖的软开关双向DC／DC变换器分析与设计

提出了一种双向DC/DC变换器,低压侧采用电流型半桥拓扑,高压侧采用电压型半桥拓扑。并采用了一种新的相移控制方式,即通过控制占空比来改变移相角从而控制电流和功率。所提拓扑解决了电流型拓扑固有的启动问题和电压尖峰问题,低压侧实现了ZCS,高压侧实现了ZVS。详细分析了变换器正、反向换流和实现软开关的工作原理,最后通过模型仿真、样机实验验证了理论分析的正确性。     

电力电子变压器用混合三电平双向DC/DC功率模块设计

高压隔离双向DC/DC变换器模块是电力电子变压器电压隔离和变换中的主要环节。为提升模块高压侧直流工作电压,减少模块级联数量,降低功率变换部分的占地尺寸和控制复杂度,采用混合三电平拓扑设计电力电子变压器功率模块。分析混合三电平双向DC/DC变换器的工作原理,对电路中的主要参数进行设计,并基于SiC功率器件完成了样机的设计,最后对样机进行了试验验证。试验结果表明,混合三电平双向DC/DC变换器工作特性与传统全桥双向DC/DC变换器一致,效率最高达到98.7%。三电平双向DC/DC变换器以较低成本和控制复杂度,提高了子模块高压侧直流工作电压,使电力电子变压器系统功率模块数量减半,有效降低了电力电子变压器的尺寸。     

具有短路限流能力的大变比DC/DC变换器

提出了一种具有短路自动限流和功率双向流动特性的大变比DC/DC变换器,该变换器适合作为接口电路用在高、低压直流线路之间。该DC/DC变换器以三电平方式工作,通过调节占空比和相移,可以改变其传输功率,并且可以实现功率的双向流动;电路以梯形波电流工作,实现了部分软开关,效率较高;在发生直流短路的情况下,流过开关管的电流峰值与正常工作时相等,实现了自动的短路保护。基于以上特点,设计了一个输入电压为12 kV、输出电压为1 kV、传输功率为100 kW的变换器,通过仿真研究验证了理论分析的正确性。     

一端稳压一端稳流型软开关双向DC/DC变换器(Ⅰ)——电路原理和控制策略

提出了一种适合于高低压变换的软开关双向DC/DC变换器,该变换器为隔离Boost变换器和全桥变换器组合而成的电流-电压型拓扑.详细分析了能量双向流动和实现软开关的原理.提出一端稳压和一端稳流的控制策略,可实现能量双向流动的自由转换.采用一种启动电路,可抑制Boost模式启动时的冲击电流.     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

组合级联式兆瓦级功率调节装置协调控制策略

提出了一种新型组合级联式兆瓦级功率转换系统(PCS)的拓扑结构,它由电池组、隔离型半桥DC/DC变换器和级联式H桥DC/AC变换器组合而成。首先对所选用的隔离型半桥DC/DC变换器的基本原理、电压增益和功率传输特性进行了分析。在此基础上,重点研究了2种变换器的协调控制策略:为实现装置的双向功率交换,DC/DC侧采用移相控制,DC/AC侧采用双环控制;为确保直流侧电容电压恒定,DC/DC侧采用占空比控制,DC/AC侧采用全局直流电压控制;为提高装置响应速度和改善直流侧电容电压品质,将电网侧的实时功率指令前馈给DC/DC侧;为改善装置的启动特性,提出了一种软启动控制策略。在PSCAD/EMTDC环境下建立了基于锂电池储能的PCS模型,应用所提出的一整套协调控制策略,对装置的启动过程、正常调节工况、电池组容量和荷电状态不同等工况进行了仿真。结果表明该装置在所提出控制策略下具有较宽的电压匹配能力,电池状态适应能力强,且控制的响应速度较快,能实现大容量储能和双向大功率调节。     

四相开关磁阻电机新型T型功率变换器研究

为了扩大四相开关磁阻电机(SRM)驱动系统的输出功率范围,提出了一种新型不对称T型功率变换器。该功率变换器由改进的T型功率变换器和辅助电路构成:T型变换器为多电平电路,可使得电机绕组在多种模式下工作,控制灵活;辅助电路能够使直流侧分压电容在实现直流侧电压钳位的同时用作电机相电流上升及下降期间的电压抬升。对电机不同运行模式进行了详细分析,并对比了所提T型功率变换器与二极管中性点钳位(NPC)功率变换器的效率及成本。对SRM系统进行了仿真研究,结果表明所提新型T型功率变换器可提升SRM系统的转速及功率输出能力,提高系统整体效率,适用于电机高速运行场合。     

升降式交流斩波器

介绍了一种新颖的Buck-Boost型交流斩波器.该交流斩波器将Buck-Boost型DC/DC变换器的开关管双向化,可实现单级降压或升压的AC/AC直接变换和能量双向流动.该变换器使用较少的功率器件实现了单级功率变换和能量双向流动,有利于提高变换器的功率密度和变换效率.详细研究了其工作模态和原理.分析了该变换器的两种PWM调制策略,并指出采用第2种调制策略可降低开关损耗.采用滞环电流控制的Buck/Boost型交流斩波器可对输入电压畸变进行有效抑制,保持了输出电压波形的高度正弦化.仿真和实验验证了分析的正确性.     

PWM控制的双向LLC谐振变换器

针对能源互联网和电动汽车等所需储能系统,提出一种具有宽输入和宽输出电压范围的双向谐振变换器。该变换器是在双向LLC谐振变换器拓扑结构的基础上,通过在二次侧加入辅助开关构成。变换器采用定频控制方式,利用一次侧全桥-半桥之间的切换配合二次侧辅助开关的脉宽调制(pulse width modulation, PWM),以实现宽增益变换,可以应用在电压增益有4倍变化的场合。所提变换器在工作过程中功率器件均工作于软开关状态,有利于提高变换器效率,采用定频控制有利于变压器的设计。对变换器的正反向工作原理和调制策略进行了详细分析,最后搭建了一台最大功率为3kW的实验样机,实现了400V直流母线与105～420V的蓄电池组之间的双向功率变换,完成了系统实验。实验结果验证了该变换器可实现双向功率变换,并且具有宽电压增益和高效率。     

基于微控制器的全数字双向DC／DC变换器的研制

提出了一种新颖的双向DC/DC变换器。该变换器采用全数字控制,并应用同步整流技术,使得整个设计具有高效率、高控制性能、能量可双向流动等特点。该变换器的控制核心为PHILIPS公司出品的基于ARM7内核的LPC2119微控制器。介绍了系统的基本构成,分析了电路的工作原理和主要元器件的选取方法,并给出了最终的实验结果。     

柔性直流换流器拓扑方案研究

对于柔性直流工程,分别采用两电平换流器、三电平换流器、MMC换流器方案等进行了初步设计。对不同方案的功率器件最小级联数进行计算,并对各方案的主要性能,比如:交流谐波、直流谐波、损耗特性、冗余特性、器件数量、技术风险等方面进行分析比较,推荐优先采用MMC换流器方案。     

简析Boost-Buck变换器

本文提出一种新型的Boost-Buck变换器,该变换器具有输入输出电流连续、输出电压可调范围大等优点。由于该变换器的输入电流连续,所以适合于功率因数校正电路,且其实现较为简单。该变换器的输出电压可调范围大,可以大于(或小于)输入电压,这就很好地克服了传统Boost变换器输出电压必须大于输入电压的缺点。理论分析、仿真和实验均验证了该变换器的实用性。     

三电平Buck-Boost双向变换器的仿真研究

双向DC-DC变换器因其在提高系统容错能力和降低系统重量等方面有重要应用价值而受到人们广泛重视；三电平变换器由于其低的开关管电压应力，应用在高压场合具有明显优势。本文中提出两种三电平Buck-Boost双向变换器拓扑及其交错互补控制方案，根据占空比及电感电流的不同变换器共有9种不同的工作方式，并以输入输出共地式变换器在D〉0．5下的三种典型工作方式为例，对该类变换器的工作原理进行了阐述，推导了基本关系，通过仿真验证了控制方案的可行性。     

矩阵式变换器的研制现状与发展方向

介绍了矩阵式变换器的研究状况和发展方向,理论和实验研究证明,这是一种很有发展前途的新型电源变换器。     

A new design strategy for DC/DC LLC resonant converter: Concept,modeling, and fabrication

In this paper, a new design procedure for LLC converter has been introduced. In fact, this method is a computer-based design algorithm based on a numerical technique. In the process of designing, the value of the resonant element is obtained by solving the LLC converter fundamental equation. This converter will be controlled by using state feedback, such as output voltage variable. As a matter of fact, in a control system, the change of output voltage (because of load variation) will affect the switching frequency, so the output voltage will be tuned. In the designing process, the fundamental equations of LLC converter are obtained, and the value of the resonant elements is calculated. Also, a comparison analysis is carried out between the proposed and typical methods. The simulation is done to investigate the validity of the proposed method. Moreover, a prototype is manufactured, and the experimental test is done to evaluate its applicability.     

三电平稀疏双级矩阵变换器的中点电压分段控制

针对输出级为稀疏三电平结构的双级矩阵变换器这一新型拓扑的中点电压偏移问题,提出了通过调节冗余小矢量的相对作用时间、分段平衡中点电压的控制方法.该方法结合了对称七段式及九段式空间矢量调制技术的优点使得中点电压在任意时刻均无不平衡区域,从而使中点电压偏移问题得到了明显的改善.仿真结果验证了所提出方法的正确性和有效性.     

一种适用Boost变换器的无源无损缓冲电路

介绍一种适用于Boost变换器的无源无损缓冲电路，对电路的结构及工作原理进行了分析，并对相关问题进行了讨论。     

一种Flyback-Boost非隔离型高增益直流变换器

提出一种Flyback变换器与Boost变换器相结合的非隔离型高增益直流变换器。该变换器中的Flyback变换器变压器原边电感和Boost变换器电感共用,Flyback变换器的开关管和Boost变换器开关管共用,Flyback变换器的输出和Boost变换器的输出串联,变压器漏感能量能够回馈到Boost变换器的输出,从而获得高增益高效率特性。电路具有结构简单、开关器件电压应力减少的优点。详细分析了拓扑工作原理、电压增益与效率特性。制作了一台100kHz开关频率/80W负载/24V输入/200V输出的实验样机,样机在轻载下可达到91.6%的效率,实验波形验证了理论分析的正确性。     

轻型功率变换器拓扑结构及其控制技术综述

首先概述了一般意义的功率变换器类型和常规开关型功率变换器拓扑结构。在检索国内外大量文献的基础上,首次提出轻型功率变换器的概念,并总结了业已提出的轻型功率变换器结构和控制方法,即矩阵变换器、减小直流电容的单PWM功率变换器、减小直流电容的双PWM型功率变换器、无直流电容的单PWM型功率变换器、无直流电容的双PWM型功率变换器等5大类。把针对常规功率变换器改进而设计的各种拓扑结构及其控制技术统一起来,以理想功率变换器作为这类装置的研究目标,具有理论和应用指导意义。     

一种新型推挽正激变换器

介绍一种新型的变换器－正激推挽变换器，详细分析了它的工作原理，并将它和其它一些DC／DC变换器做了比较，最后通过仿真和实验证明正激推挽变换器的优点。