次序耦合阵列磁集成正激变换器超级电容均压

针对超级电容串联应用中的问题,介绍了一种首尾次序耦合阵列磁集成正激变换器的超级电容均压电路;分析了电路均压原理和均压影响因素,该均压电路利用变换器次级绕组的次序耦合,实现超级电容单体的电压均衡;利用次序耦合绕组减小了由于变压器单元漏感误差而导致的超级电容单体电压不平衡;给出了变换器占空比与变压器单元绕组匝数关系,同时给出了变压器设计方法;通过电路仿真给出了抑制绕组电压尖峰的方法;仿真与实验结果验证了理论分析的正确性,证明了该均衡电路具有优良的均压性能。     

一种结构简单的超级电容电压均衡方法

超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多,拓扑结构复杂。介绍了一种基于谐振变换器的电压均衡系统,其双开关、单电感的电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性,提高系统可靠性并通过固定频率和占空比消除了系统的控制部分。分析了电路的均衡过程,利用推导的等效电路得出电压均衡原理。通过对3个超级电容组成的串联系统进行实验测试和仿真,结果验证了均压系统具有较高的效率。     

超级电容器组电压均衡研究

针对超级电容器组的单体电压不均衡会造成单体使用寿命缩短、储能密度降低以及系统可靠性下降的问题,介绍了反激变换器次序耦合控制的超级电容均压电路,该电路采用基本的反激变换器,利用多个反激变压单元实现多路输出次序耦合达到超级电容单体电压均衡的目的,同时均衡电路不需要检测电路和电压比较电路,降低了电路结构的复杂性。分析了均衡电路的工作原理,推导了电压均衡方程,确定了变压器的变比,最后对四个超级电容组成的串联系统进行了实验验证,结果验证了该系统具有良好的均压效果。     

一种串联超级电容器均压电路

针对串联超级电容器组在实际使用中出现各单体电压不一致的问题,提出一种结合同步整流反激变换器、隔直电容和全桥整流的电压均衡电路。电压均衡电路从超级电容器组汲取能量并存储于耦合变压器中,再将变压器中存储的能量分配给电压较低的超级电容器,最终使各超级电容器单体电压相等,达到均衡电压的目的。所提的均压电路没有大量的磁性元件或开关管,可实现自动均压功能,电路结构和控制方法简单;主开关器件可实现零电压导通,降低变换器的功率损耗。详细地阐述了电路的工作原理,给出了主要参数设计方法,并采用此电路进行了电压均衡实验,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种新型电压均衡方法在串联储能系统的应用

超级电容串联储能系统的单体电压不均衡会影响超级电容的使用寿命和能量利用率。现有DC-DC电压均衡方法中所采用的传统变换器拓扑结构复杂,电路中开关管、电感、变压器等元器件的数量较多。采用一种基于Boost拓扑结构的电压均衡充电系统,由于其单开关、单电感的Boost电路结构降低了电压均衡电路拓扑结构的复杂性,提高了系统可靠性。分析了电路的均衡过程,利用推导的等效电路分析了电压均衡原理,并给出了恒电流输入-恒压充电方法。通过对3个超级电容组成的串联系统进行试验,结果验证了充电系统具有均较高的效率。     

基于半桥变换器和倍压器的超级电容均压策略

串联超级电容器组中的单体电压不均衡会降低电容器的储存能量,缩短其使用寿命。传统的电压均衡方法电路拓扑结构复杂,开关器件和磁性元件数量较多,体积较大。鉴于这些不足之处,本文采用一种基于半桥变换器和倍压器组合的电压均衡策略,该策略可以自动地均衡超级电容器的电压,电路结构简单,且开关频率和占空比恒定,不需要反馈控制环节。本文介绍了超级电容器电压均衡模型及其工作原理,并利用推导的直流等效电路分析了电压均衡原理。仿真及实验测试结果表明:该均压策略具有均压速度快的优点,并且可以明显提高系统的能量转换效率。     

不对称半桥变换器直流偏磁抑制与软开关实现

不对称半桥变换器(AHB)利用变压器自身的漏感和开关管的寄生电容串联谐振,实现了开关管的零电压开通(ZVS),从而降低了损耗,提高了效率.但是其不对称的控制方法使变压器原边电压正负波形不对称,原边电流含有直流成分,容易导致变压器铁心直流磁通累加而饱和.虽然铁芯加气隙后可防止饱和,但又会增加变压器损耗.针对倍流整流式不对称半桥变换器直流偏磁的产生原因及实现软开关的开关工作过程做了理论分析,在此基础上,设计并制作了实验样机.通过对实验结果的分析,验证了倍流整流式不对称半桥变换器采用副边串联隔直电容的方法可以有效抑制变压器直流偏磁,并且实现了软开关.     

一种输入电流连续的新型半桥变换器设计

为了解决传统隔离型半桥变换器输入端电流断续造成的电磁干扰(EMI)等问题,提出了一种新型半桥变换器拓扑,它利用隔离变压器漏感和耦合电容构成输入滤波器实现了输入电流的连续。对变换器拓扑及其工作原理进行了分析,提出了隔离变压器和耦合电容的参数设计方法。最后,对新型拓扑进行了实验验证,结果表明新型半桥变换器实现了输入电流的连续,并有效减小了变压器漏感造成的开关管关断电压尖峰。     

单开关高增益混合直流变换器的研究与实验

近年来微逆变器因其出色的抗局部阴影能力在光伏并网发电领域得到广泛关注,但受输入电压较低的限制,微逆变器需较高的直流电压增益才能实现并网发电。针对该特点,提出一种新型单开关高增益直流变换器,它由倍压Boost电路、反激式变换器有机结合构成:电路共用输入支路,有效地利用了变压器漏感能量,提高了系统效率;电路输出端串联向负载供电,显著提高了电路的电压增益;倍压Boost电路的构建降低了变压器的匝比,减小了漏感及二极管的电压应力;电容箝位电路有效限制了开关管的电压应力,简化了电路的设计要求。详细分析了所提拓扑的工作原理、电压增益及功率器件所承受的电压应力,给出电路设计指导性意见,并通过实验验证了所提变换器的优点。     

基于协同控制的超级电容均压策略

为解决超级电容单体电压低,串联使用时存在的电压不均衡问题,提出一种基于协同控制的开关电容均压策略。对超级电容的数学模型进行了分析,建立了超级电容等效电路;介绍了开关电容均压原理,在此基础上,设计了协同控制器,并对协同均压控制律的稳定性进行了证明。仿真和实验验证了协同均压策略的正确性,可以较好地实现串联电容间的均压。     

输入并联输出串联有源箝位电流型半桥研究

针对能馈电子负载低压大电流输入、高增益和输入电流纹波小的要求,这里提出了输入并联输出串联(PISO)有源箝位电流型半桥电路。该电路可实现所有开关管的零电压开通,控制简单,同时增大了输入电流容量,减小了输入电流纹波,实现了输出电压倍压。这里给出了在能馈电子负载应用中变换器的变压器匝比、漏感、次级整流方式和输入电流恒流控制的设计方法。最后,设计制作了一台1 V输入、48 V输出200 W实验样机。实验结果表明,该电路在低压大电流输入情况下工作稳定,满足能馈电子负载的要求。     

基于PISO有源箝位电流型半桥的1V输入48V输出200W模块设计

为了满足能馈电子负载对直流升压变换器低压大电流输入、高增益和输入电流纹波小的要求,提出了输入并联输出串联(PISO)有源箝位电流型半桥电路。该变换器以有源箝位电流型半桥电路为基本单元,具有所有开关管可零电压开通和控制简单的优点。分析了该电路的工作原理,给出了变压器漏感的设计。针对恒流输入的要求,给出了基于dsPIC33FJ16GS504的输入电流恒流控制设计方法。最后,设计制作了一台1V输入、48V输出200W实验样机。实验结果表明,该电路适用于低压大电流输入的能馈电子负载。     

反激式隔离型高增益DC/DC变换器

提出了一种反激式隔离型高增益DC/DC变换器.该变换器利用反激变压器的变比和开关电容来提高输出电压增益,满足输入输出的电气隔离.开关电容的引入,使得反激变压器副边绕组在开关管闭合时给倍压电容充电,在开关管断开时给负载供电,提高了变压器绕组的利用率,还解决了反激变换器输出二极管与漏感的谐振问题.由于变压器漏感的原因使得所...     

不对称半桥单相单级式车载充电系统改进控制策略研究

对称半桥可以有效吸收单相变换系统直流侧二次纹波、减小系统体积、提高功率密度,但当半桥上下桥臂电容容值不等时,会在直流侧产生一次纹波。针对这一问题,分析研究了不对称半桥单相单级式车载充电系统,提出电感电流加电容偏置补偿的改进控制策略。基于该控制策略,从满足二次纹波功率补偿、电池最低电压及避免过调制三方面研究了半桥电路电感及电容参数设计方法。仿真和实验结果验证了不对称半桥通过采用改进的控制策略不仅能够有效滤除二次纹波,且不产生一次纹波,还可降低电池端电压与电流纹波;仿真验证了参数设计方法的有效性。     

Zero-current Switching Series Resonant High-voltage DC-DC Converter with Series-connected Primary Windings of Center-tapped Transformer

Abstract—This article proposes a novel zero-current switching series resonant inverter-fed voltage multiplier based high-voltage DC-DC converter. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (insulated-gate bipolar transistors), two resonant capacitors, and only one high-voltage transformer with center-tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half-bridge network. The leakage inductances of the transformer's primary windings together with resonant capacitors form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating power switches with an interleaved half-switching cycle. The secondary winding of the high-voltage transformer is connected to a voltage multiplier circuit to rectify and boost the voltage. The converter operates in discontinuous conduction mode, and its output voltage is regulated by pulse-frequency modulation. Therefore, all the power switches turn ON and OFF at the zero-current switching condition. The main features of the proposed converter are lower power loss, less cost, and smaller size compared to previously proposed series resonant high-voltage DC-DC converters. The experimental results of a 130-W prototype of the proposed converter are presented both for dynamic and steady-state operation. The results confirm the excellent operation and performance of the converter.     

一种全波整流有源箝位ZVS正激变换器的研究

介绍了一种中心抽头全波整流有源箝位ZVS正激变换器的工作原理及主要参数计算。有源箝位电路由一个箝位开关管和箝位电容组成。变压器磁芯实现无损复位,励磁能量和漏感能量全部传递到负载,磁芯利用率高,功率开关管承受电压应力降低。通过变压器漏感与开关管输出电容的谐振,主开关管与箝位开关管都可以实现ZVS开通,提高了变换器工作效率。首先分析了变换器工作原理,然后给出了主要参数的计算方法,最后通过样机(48V输入,5V/20A输出)实验验证了该拓扑的高效性能。     

一种推挽式变换器的漏感影响研究

根据磁势平衡原理,研究了一种带桥式整流输出的推挽式变换器的工作波形及性能影响因素,主要结合变压器激磁电感和漏感效应,建立了变换器等效电路模型和数学解析模型,详细讨论了激磁电感跨接在变压器原边两绕组之间时,推挽变换器无漏感和漏感等效于副边侧时的物理关系和理论波形。深入分析了漏感对开关管端电压、电路输出电压和能量回馈等方面造成的影响及消除方法。通过Matlab仿真验证了有关模型及理论分析结果的正确性。     

一种高增益DC-DC变换器实验分析

针对传统Boost升压电路受到电路元件寄生参数的影响无法实现高升压比的问题,提出了一种基于三绕组双倍压单元的新型高增益直流变换器。变换器利用二极管、电容和耦合电感构成的双倍压单元扩大电压增益,并利用无源无损吸收电路来吸收漏感能量,抑制漏感带来的尖峰电压。通过对新型变换器工作的各个模态进行详细分析,推导了电压增益及元器件电压电流应力;实验表明该新型变换器能够有效提高电压增益、降低功率开关管的电压应力。     

特高压柔性直流阀组投入过程中混合型MMC启动充电策略

在基于两个阀组串联构成一极的特高压柔性直流输电系统主接线方案中,为了实现混合型模块化多电平换流器(MMC)阀组的在线投入并简化其操作流程,混合型MMC需具备在直流侧短接情况下完成启动充电的能力。首先分析了直流侧短接时混合型MMC在不控充电阶段的工作原理,发现该阶段所有半桥子模块始终处于旁路状态,其自取能电源无法启动。为解决这一问题,提出了一种基于负向电流支路部分子模块切出的可控充电控制策略。该方法不仅可保证半桥子模块电容能够串入回路中进行充电,而且可维持子模块间的电压均衡,并最终将其电容充电到额定电压附近。最后,在仿真模型以及实验样机上验证了所提策略的有效性以及性能分析的正确性。     

一种新型大功率ZVZCS三电平DC-DC变换器

三电平直流变换器因其主开关器件电压应力仅为Vin/2且具有拓扑结构简单和软开关特性好等优点,受到工业界和学术界的广泛关注.基于IGBT的零电压零电流开关ZVZCS(zero-voltage zero-current switching)三电平DC-DC变换器是大功率高压直流变换的主流方案,具有通流能力强、软开关负载范围...