适用于高动态响应场合的五电平DC/DC变换器

提出了一种可用于高动态响应场合的五电平DC/DC变换器。该电路在飞跨电容三电平电路的基础上通过添加两个双向开关和两个飞跨电容构造中间电平。稳定的飞跨电容电压是电路工作的基础,当电路工作时,飞跨电容的电压可以通过调节与之对应的中间电平的导通时间比来调节。文中分析了该电路的工作模式、电容电压平衡原理。实验结果证明,该电路工作原理正确,可以正常工作。     

一类新型三电平软开关DC-DC变换器的研究

该文针对一类新型的三电平DC—DC变换器进行详细的研究，该电路使用一个双向开关构造中间电平，大大简化原有多电平电路的复杂程度，使多电平电路有可能被用于中低功率场合。通过将该电路与传统的全桥电路相比较研究可以发现，该电路具有输出谐波含量小的特点，可以非常有效减小输出无源滤波元件的体积和重量。该文详细探讨了这类新型三电平DC—DC：变换电路的电路结构和工作原理，并进行了实验研究。实验结果证明该电路原理正确，可以正常工作。     

一种新的开关拓扑变换方法及新型多电平交-交变流电路

该文提出多电平电路可以通过对基本开关单元的延拓的方法导出，并采用该方法导出了几种新型的多电平交流一交流电流电路，其中包括多电平交流斩波电路和多电平矩阵电路。文中详细分析了3电平交流斩波电路和3电平矩阵电路的工作原理，介绍了3电平矩阵电路所采用的控制方法。与传统电路相比，新的3电平电路可利用的电平数增加1倍，输出电压谐波含量得以减小，并且可以采用较低电压等级的功率器件实现高电压、大功率的交流一交流变换。对这两种电路分别进行了仿真和实验，证实了电路的可行性和该文分析的正确性。     

新型三电平交流斩波电路的输出频谱结构分析

关于多电平变换器的研究已经有十几年了，但是多电平技术在交流电能变换当中的应用尚不多见。三电平交流斩波电路是一种用于高压电能变换的新型电路拓扑。它允许使用低电压等级的器件完成高压电能变换，并采用较多的电平数去逼近所希望的波形，使输出电压或电流的质量大大提高，谐波含量减少。文中对三电平斩波电路的输出电压频谱进行了一般性的讨论，得到了普适的结论。这一结论同样可分析普通的交流斩波电路的输出频谱结构。通过实验验证了电路的工作原理。     

一种新颖的三电平软开关功率因数校正电路

多电平变换技术，功率因数校正技术，以及软开关技术，是目前电力电子技术领域的3个研究热点，该文在这三者之间找到了一个应用的契合点，提出了一种新颖的单相三电平无源无损软开关PFC电路拓扑。论文首先从传统的二极管箝位型三电平变换器中推导出具有实用价值的三电平Buck和Boost电路拓扑，以后者为基础，重点研究了基于三电平Boost电路的三电平PFC电路的原理及实现问题，为了提高系统的效率，且不增加控制的复杂性，将一种无原理性过压的无源无损软开关电路单元引入该电路，文中详细地介绍了其原理和工作过程，给出了相应的设计要点，并进行了仿真研究。最后，设计了1台2KW三电平无源无损软开关PFC电路样机，实验结果表明，该电路不仅实现了三电平PFC的功能，而且所有功率器件均工作在软开关状态，系统效率高。     

一种开关电容和二极管钳位组合的多电平拓扑

传统的二极管钳位型多电平拓扑存在直流母线电容电压不平衡的问题。提出一种开关电容和二极管钳位组合式的多电平拓扑,介绍了其结构组成和工作原理。该拓扑将开关电容电路和二极管钳位电路有机地结合起来,充分利用两部分电路的工作特点,不但具有平衡直流母线电容电压的功能,而且可以用多种升压方式实现升压输出,同时使用的元器件数量较少。最后通过一个五电平电路的仿真和实验验证了本拓扑的有效性。     

一种隔离型双向DC-DC变换器拓扑与工作模式分析

本文提出了一种新型的隔离型双向DC-DC变换器拓扑，具有简单对称的电路形式。高频变压器将变换器输入侧和输出侧之间隔离，变换器的每一侧由一个半桥电路与一个电感构成，它可以看成一个同时具有半桥特点和升压或降压变换器特点的混合电路。该变换器拓扑可有多种运行方式，本文对电路工作原理进行了简要介绍。对PWM控制和移相控制两种工作模式进行了阐述，并对移相控制下的软开关特点进行了分析。研制了实验样机，并进行了实验研究。实验结果证实了理论分析的正确性。     

多电平变换器拓扑结构和控制方法研究

多电平变换器作为一种应用于高压大功率变换场合的新型变换器，其电路拓朴结构和PWM控制方法是当前的一个研究热点。基于电平箝位方式对多电平变换电路进行了分类，比较了“二极管或电容箝位”和“使用独立直流电源箝位”两类典型多电平电路拓扑结构的优缺点，并将现有的多电平PWM控制方法根据其优缺点进行了比较，指出了其适用范围。     

开关拓扑的延拓及新型的多电平AC-AC变流电路

本文提出多电平电路可以通过对基本开关单元的延拓而导出，并采用该方法得到多电平交流－交流电流电路。文中分析了该电路的工作原理和电容电压的平衡方法，并进行了仿真和实验，证实了该电路的可行性和本文分析的正确性。     

三电平DC／DC变换器的拓扑结构及其滑模控制方法

首先阐述了三电平DC／DC变换器拓扑的推导过程，给出了6种非隔离三电平DC／DC变换器和5种隔离三电平DC／DC变换器拓扑结构；分析了三电平DC／DC变换器中，如何设计滤波电路的参数以提高其动态品质；最后以Buck三电平变换器和Buck—Boost三电平变换器为例，分析了滑模控制在三电平DC／DC变换器中的应用前景。     

一种新的移相全桥PWM DC／DC变频器

提出一种新的移相全桥PWMDC/DC变频器,它采用两个变压器代替输出电感。该变频器中各开关器件能在不同负载条件下实现零电压切换。阐述了该变频器的工作原理和参数设计原则,并建立了仿真模型,实验结果验证了该变频器的性能良好。     

A Multi-Level Power Converter Interface for a Battery Energy Storage System

Abstract—

This study proposes a multi-level power converter for a battery energy storage system (BESS) with bidirectional power flow. The multi-level power converter includes a DC-DC power converter, a selection switch set and a full-bridge inverter. The DC-DC power converter performs bidirectional power conversion and provides a DC voltage that is greater than the peak voltage of the utility. Integrating the selection switch set and the full-bridge inverter produces a five-level AC voltage that controls the real power flow and the reactive power flow between the battery set, the DC-DC power converter and the grid. Because partial power is directly processed using only the selection switch set and the full-bridge inverter, the DC-DC power converter is operated only when the grid voltage is greater than the voltage of the battery set. Therefore, the power conversion efficiency for the proposed BESS is improved. The proposed BESS uses only eight power electronic switches, so the power circuit is simplified. A hardware prototype with a digital signal processor controller is used to verify the performance of the proposed BESS. The experimental results are as expected.     

Step-up Transformerless Seven-level DC-AC Hybrid Topology for Interconnection of Renewable-based DC Sources to Microgrids

This article introduces a new step-up transformerless multi-level DC-AC hybrid topology for interconnecting renewable DC sources to loads or microgrids. This enabling technology incorporates the best characteristics of three modified basic topologies—a DC-DC multi-level boost converter, a DC-DC multi-level buck converter, and an H-bridge—to obtain a seven-level step-up DC-AC hybrid structure using only one DC input and nine power switches for a single-phase output with field-programmable gate array based control. The advantages of the step-up seven-level structure compared to other proposals are higher efficiency, a reduced number of power switches, and high power density associated with transformerless characteristic. Furthermore, in contrast to conventional topologies, the proposed design does not require voltage/current monitoring of the capacitors or a capacitor-balancing control scheme, and only one DC source input is used. Consequently, a high-performance configuration is obtained. The laboratory results demonstrate the validity of the design and the performance of the prototype.     

新型模块化高压大功率DC-DC变换器

针对高压大功率场合下的直流电压变换需求,提出了一种新型模块化DC-DC变换器。该变换器开关频率低、损耗小,内部无线圈,结构简单,采用模块化设计易于扩展,且控制方式简单,适用于电压等级高、传输容量大的直流输电场合。分别设计了单向DC-DC变换器和双向DC-DC变换器,阐述了2种变换器拓扑结构、工作原理以及控制方式,并通过对比介绍了新型变换器的优势。PSCAD/EMTDC环境下的仿真实验表明,新型DC-DC变换器可以很好地实现直流变压功能,直流电压电流波形理想。     

Design and analysis of a switched-capacitor DC-DC converter with variable conversion ratio

In order to increase the low voltage of renewable energy systems to a relatively high bus voltage for the downstream DC-AC grid-connected inverter, a new DC-DC switched-capacitor converter with the potential of output voltage regulation is proposed. The operational principles, with regard to the specific switching conditions, are provided the relationships for the parameter design and efficiency calculation. The topology makes it possible to integrate the high voltage gain and excellent output regulation that open a huge area of applications and create the possibility of maximum power point tracking (MPPT), which is an important advantage of proposed structure. Moreover, the most important advantages of the proposed structure are continuous input current, variety of the DC voltage source values, and the cost of the converter in comparison with the conventional structures. A comparison with other similar structures is given to show the merits of the proposed topology. Finally, the experimental results are presented to clarify the theory and feasibility of the proposed converter.     

一族正反激组合式双向DC-DC变换器

提出了一族正反激双向DC-DC变换器。它采用正激和反激组合的形式，在变换器的一侧绕组串联，另一侧并联。这种结构的双向变换拓扑解决了电流型一电压型组合式拓扑的开关管电压尖峰问题和启动问题。正激和反激组合式的拓扑，减小了反激变压器传递的功率，而使一部分功率以正激形式传递，为其在较大功率场合的应用提供了拓扑基础。文章以有源箝位正反激双向变换器为例，详细分析了其工作原理，着重分析了开关时序问题和软开关实现问题，并推导了其稳态工作基本关系。通过构建试验样机平台，证明正反激双向DC-DC变换器理论分析的正确性。最后，给出了一族基于正反激原理的双向DC—DC变换器。     

具有软开关特性的串联电容型高频高增益双向DC-DC变换器

本文提出了一种具有软开关特性的串联电容型高频高增益双向DC-DC变换器。在传统的基于耦合电感的升降压电路的基础上,引入了一个电容和一个开关管,有效提升了变换器增益。同时构造了基于串联电容谐振回路,为开关器件的软开关创造条件。并且为了减少振荡和无源器件的体积,可将耦合电感的漏感作为谐振电感,从而减少了无源元件数目,在高频工作条件下可实现高功率密度和高效率。本文详细介绍了该变换器的工作原理和参数设计方法,并搭建了一台48V/5V、50W、750kHz的实验样机,相关结果证明所提拓扑及设计方法的正确性。     

DC—DC变换器中非线性现象研究的发展综述

DC-DC变换器电路有丰富的非线性特性,它们运行的一大特点是几个电路拓扑之间的循环切换,这就会产生各种不同的非线性特性。本文回顾了在DC-DC变换器电路观察到的混沌特性和分叉现象,列举了这方面相关的重要文献,着重说明电路运行的主要特件和建模方法。指出了从非线性动力学的角度去研究分叉与混沌行为是今后DC-DC变换器电路分析方法的一个发展方向。     

一种新型并联三电平注入式电流型变换器拓扑

提出了一种三相并联型自换相三电平注入式电流型交直流变换器拓扑结构,给出了开关控制方案和进行了工作原理分析,该拓扑结构的电路完全满足多电平谐波注入原理的要求.基于PSCAD/EMTDC软件环境进行了仿真,验证了文中提出拓扑和控制方案的可行性.新型三电平注入式电流型变换器结构方便拓展到多电平,与现有的并联多电平电流型变换器拓扑结构相比,处于开通状态的注入电路开关平均分配直流输出电流,降低了对注入支路开关器件的电流容量的要求和开关通断时的电流变化率,为主桥开关提供了可靠的零电流开关条件,省去了设计制造大容量多抽头电抗器的不便.