复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

一种隔离型变结构多谐振直流变换器

随着直流配用电技术的发展,直流变压器技术开始备受关注,其效率和功率密度是目前主要的技术难题,为此需要从电力电子功率变换拓扑角度出发研究多工况、宽电压范围适用的高频、高效软开关拓扑。文中提出了一种可变结构多模式运行的隔离型多谐振直流变换器。该变换器采用辅助开关控制谐振腔,从而在不同应用场景下表现出自适应谐振特性。当系统输入电压较低时,采用双变压器多谐振拓扑结构,以获得较高的电压增益;而在额定状态下则采用五元件多谐振拓扑结构运行,实现高效率。得益于变结构多模式运行拓扑结构,该变换器具有较宽的电压增益范围,并能够始终保持较高的效率。这些特点使该变换器非常适合应用于直流配用电系统。文中在电路特性分析的基础上,制作样机并完成了实验验证。输入电压范围为80～600 V,输出电压为400 V,变换器峰值效率达到97.5%。     

采用定频移相控制的宽输出范围多电平LLC谐振变换器

针对电动汽车车载充电器的后级DC-DC环节,提出一种具备宽输出范围的多电平LLC谐振变换器。该变换器通过增加一组半桥和辅助变压器,构造出高于输入电压的多电平结构,结合定频移相脉宽调制控制,实现两倍电压增益拓展。该方案避免了变频控制下增益范围对谐振参数的制约,简化了参数设计过程。工作于串联谐振点使变换器在整个充电工作过程中均可实现功率管的零电压开关和整流管的零电流开关,有利于系统效率的提升。搭建一台输入380V、功率3.3kW的实验样机,验证所提拓扑与控制方案的可行性。经测试,变换器能为动力电池提供250～420V的充电电压,其峰值效率达到了97.1%。     

LLC变换器中谐振元件的设计

LLC谐振变换器具有开关管零电压开通,整流管零电流关断,适合于宽电压输入等优点,易实现高频化和高功率密度。这些良好性能的实现需要对谐振元件进行合理设计,但其设计过程复杂,是LLC谐振变换器设计的难点和重点。针对这种情况,结合工程软件MathCAD给出了LLC谐振变换器简洁、快速的谐振元件设计流程,并从工业应用角度给出集成了谐振电感的变压器设计等效模型。最后,设计了一台直流输入230～350V,直流输出7 V/30 A的LLC谐振变换器样机,验证了该设计流程的正确性和有效性。     

基于半桥谐振拓扑的高效高密度兆赫兹RDCX变换器研究

谐振变换器因其软开关特性,很容易实现MHz的开关频率,满足高密度供电模块的效率和密度要求。但是MHz高频谐振拓扑采用调频控制方式存在软开关范围受限的问题。当谐振变换器工作在直流变压器(DCX)时才能充分发挥其高效率高功率密度的优势,但是失去了电压调控能力。因此本文通过在DCX中串联可控电压源的方式实现可调直流变压器(RDCX)。绝大部分输入功率直接通过DCX处理,仅通过小部分输入功率的两级处理实现输出电压调节,保证了电路的高效率和高功率密度优势。文中详细设计了输入电压360V-400V,输出电压12V,满载功率750W的RDCX样机参数,通过实验验证了该RDCX方案的优越性。     

一种精确调节的零电压开通三路输出直流-直流变换器

多路输出直流-直流变换器广泛地应用于各种电子设备。该文的目的是提供一种所有输出均可精确调节的零电压开通3路输出直流-直流变换器。其中第1路输出和第2路输出分别由2个不对称半桥电路来调节,第3路输出由这2个不对称半桥电路之间的相移来调节。所有的主开关管都可以实现零电压开通,因此该3路输出直流-直流变换器可以以较高的效率工作于较高频率。文中探讨了该3路输出直流-直流变换器的工作过程、零电压开通条件及闭环控制设计。用一台输入电压为400 V,输出分别为48 V/10 A、5 V/20 A、12 V/5 A的实验样机来验证该零电压开通3路输出直流-直流变换器的优越性,在100 kHz工作频率满载输出时转换效率为93.36%。     

对称控制全桥谐振PWM软开关变换器

针对传统对称控制全桥变换器不能实现软开关而导致变换器效率较低的现状,提出了对称控制全桥谐振PWM(FB-RPWM)变换器,详细分析了FB-RPWM变换器的工作模式及其稳态特性。分析结果表明:FB-RPWM变换器虽然采用对称控制,却仍在全负载范围内实现了所有桥臂开关管的零电压开通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),且其输入输出电压传输比与负载、开关频率和占空比无关,呈现出直-直变压器(DCX)的工作特性。与移相全桥(PSFB)变换器相比,FB-RPWM变换器减小了两个开关管的关断电流,且变压器一次侧采用隔直电容,实现了励磁电感电流的零直流偏量,降低了变压器损耗,进一步提高了变换器的效率。最后,搭建了一台400V输入、50V/10A输出的实验装置,验证了理论分析的正确性。     

PWM控制LLC变换器的工作原理和外特性分析

针对变频控制LLC谐振变换器空载输出和限流时工作特性不佳的问题,提出在输入电压范围不宽且要求电路结构简单易于限流的应用场合,使用PWM控制LLC谐振变换器以获得较好的空载调压和限流特性。阐述了不同占空比下变换器的工作原理,并从时域的角度分析了其输入输出增益特性,最后针对370～390 V输入、60 V/3.6 kW输出的供电电源,完成了样机的制作与实验,验证了变换器的软开关特性和增益特性。     

宽增益高效率CLLLC变换器的变频双移相调制策略

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通（ZVS）。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、一次侧全桥和二次侧全桥之间的移相角,拓宽CLLLC变换器的增益并提高其效率。采用时域分析法求解变频双移相调制CLLLC变换器的电压增益与谐振电感电流有效值,并分析频率以及移相角对电压增益和谐振电感电流有效值的影响。最后,通过搭建一台100～300 V输入、48 V/400 W输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半，并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高，应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V～700V输入，54V／10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94．7％。     

新颖软开关谐振复位不对称双管正激变流器

为了克服普通双管正激变流器占空比受限于50%从而影响效率提升和不利于宽范围电压输入的缺点,本文提出了一种采用新颖谐振复位技术的不对称双管正激变流器。和普通双管正激变流器相比,该新颖变流器在保持了低开关电压应力的同时,具有仅在普通PWM控制条件下即能将占空比拓宽至50%以上的能力。并且,在原有变压器结构未作改动的前提下,通过一结构简单同时又成本低廉的辅助电路的增加,该新颖变流器即能在各种工作情况下为所有开关管提供软开关条件。因而,该新颖变流器十分适合应用于高电压、宽范围输入场合以作为高效、高功率密度、低成本的绿色节能电源。在详细描述了该变流器的工作原理和设计思路后,一台具有200-400V宽输入范围,48V/5A输出的适用于通信电源系统,最高转换效率达95.3%的样机验证了该变流器的有效性和实用性     

一种新型临界模式控制的变频软开关全桥DC/DC变流器

储能电感位于原边的全桥DC/DC变流器(full bridgeconverter with primary side energy storage inductor,FB-PESI),采用传统的固定频率、移向控制(phase-shift,PS)方式时主要工作于断续导通模式(discontinuous conductionmode,DCM),不适合应用于宽范围电压输入的场合。为克服PSFB-PESI变流器的这一缺点,提出一种新型的采用变频(variable frequency,VF)控制策略的FB-PESI DC/DC变流器(VFFB-PESI)。该VFFB-PESI变流器不仅保留了PSFB-PESI变流器宽范围软开关、高效率、高功率密度的优点,还可始终工作于临界导通模式(critical continuous operation mode,CrCM),从而在宽输入电压范围内均可获得较高的变换效率。同时给出了针对该VFFB-PESI变流器的损耗分析方法和优化设计流程。通过制作的300 W、200~400 V输入、12 V输出样机实验,验证了理论分析的正确性。     

高压输入低压多路输出模块电源的效率优化

机载设备需要大量多路输出小功率模块电源。本论文即针对270V高压直流输入,研制电机驱动器用的7路输出、32W模块电源。论文结合变换器要求,指出高效率、高功率密度、高稳压精度及低的交叉调整率是设计的主要难点。在分析4种可能方案后,选取两级式变换器“半桥(D=50%)+BUCK”方案。为了优化效率,论文推导了满载条件下变换器总损耗关于频率和输入电压的计算函数,讨论了频率对变换器效率的影响,选取效率最优点对应的开关频率—100kHz。分析结果还表明采用该方案相同频率和负载,输入电压升高效率降低。最后,制作了一台原理样机并给出了实验结果：100kHz开关频率下,随输入电压升高整机效率从84.7%降至76.3%,额定输入时为80.2%,与理论分析一致。此外,损耗分析结果还为效率的进一步优化提供了依据。     

组合式前端DC-DC变换器

保持时间是直流分布式电源系统中前端DC-DC变换器的一项特殊的性能指标。它要求该DC-DC变换器必须能工作在很宽的输入电压范围内，因此导致正常工作状态下的变换效率大大降低。该文提出了一种不对称半桥与后备升压单元组合的电路拓扑，特殊控制的升压单元仅在保持时间工作、保证主功率变换单元的输入电压变化范围很小因而总是工作在最佳状态，而在正常工作模式下被自然旁路。并且变换器正常，保持工作模式转换平滑。实现了整个前端变换器模块的高效率、高功率密度和足够的保持时间。详细分析了新拓扑的工作原理及其控制方法，并给出了600W样机的仿真和实验验证结果。     

一种应用于电动汽车充电机的谐振变换器设计

介绍了一种电动汽车充电模块拓扑,该拓扑包括了前级的PWM整流器和后级的谐振变换器。由于电动汽车车载电池的电压变化范围较宽（200~450 V）,为了提高全电压范围的转换效率,谐振变换器根据输出电压的变化,分别工作于3种模式：亚谐振频率调频模式、固定开关频率模式和超谐振频率调频模式。分析了3种工作模式的损耗,设计了谐振变换器的主电路参数,并在10 kW实验样机进行了验证。     

Experimental investigation of PV based modified SEPIC converter fed hybrid electric vehicle (PV-HEV)

This paper presents a high gain modified three-port dual boost single-ended primary-inductor converter (SEPIC) converter operated hybrid photovoltaic (PV)/battery electric vehicle to improve the power transfer capability and efficiency of the power conversion stage. The proposed three-port dual boost high gain SEPIC converter accepts wide voltage range of input then the conventional single stage SEPIC converter. The three-winding high frequency coupling transformer integrates the two input sources and step-up the input voltage. The theoretical and experimental analyses are presented to validate the performance of the proposed modified SEPIC converter in boosting the wide range of input voltage. A 6 kW, 12 to 600 V of experimental model has been developed and tested. The efficiency obtained from the designed model is around 94.11%.     

Non-isolated high step-up dual-input DC-DC converter with zero-voltage transition

In this paper, a non-isolated dual-input DC-DC converter with zero-voltage transition (ZVT) is proposed for renewable energy systems. The proposed converter has high step-up conversion gain without using any transformer or coupled inductors. The proposed structure consists of two boost cells, one diode-capacitor multiplier cell, and one ZVT auxiliary circuit. The main switches turn on and off under zero voltage condition and the auxiliary switch turns on under zero current condition and turns off under zero current and zero voltage conditions. Soft switching conditions, high efficiency, continuous current of input sources, low-voltage stress on switches, and returning the energy of the auxiliary circuit to the boost cell connected to the lower-voltage input are the main advantages of the proposed converter. The steady-state analysis of the converter and operation intervals are discussed. A 160-W prototype of the proposed converter is designed and implemented. Experimental results confirm the theoretical analysis. The efficiency reaches 96.7% at the nominal load by providing soft-switching for all switches. The proposed topology can be extended for multi-input applications by expanding the number of diode-capacitor multiplier and input boost cells.     

Buck-Boost隔离直流转换器设计

在Buck-Boost隔离直流转换器宽范围输入电压的条件下,分析了典型的全桥boost转换器拓扑结构,由于存在的谐振电感包括漏电感,全桥Boost转换器只能采用双边沿调制[1],该转换器采用UC3895作为控制器,对全桥单元采用移相转换控制的方式,为了提高全桥boost转换器系统的可靠性和效率,采用三模式两频率控制方式[2],在输入宽范围电压的情况下,最高输入500V,输出360V,采用Matlab软件进行仿真,实验结果表明输入电压平均效率范围是96.2%,最高效率能达到97.5%。     

零电压零电流不对称半桥串联混合式直流变换器

提出一种ZVZCS不对称半桥串联混合式直流变换器。该变换器的主开关管的电压应力为输入电压的一半，从而使该变换器非常适合高压输入场合。利用副边的辅助电路在宽负载范围内实现了滞后管的零电流软开关(ZCS)，并克服了以前出现的ZVS半桥串联混合式直流变换器所存在的2个半桥分压不均衡的固有缺点，从而使该类拓扑更加实用。此外，由于实现了ZVZCS，变压器原边环流基本被消除，变换器的效率得到进一步提高。文中详细分析了该变换器的工作原理，阐述了其工作特性，在此基础上设计并制作了1台240W(输出24V/10A)的原理样机，并给出了实验结果。