交错并联DC/DC变换器中集成磁件无直流偏磁控制策略研究

在开关电源中存储和传递直流功率,会在磁件铁心中产生较大的直流偏磁,限制了磁件铁心利用率和电源性能的提高。本文依据消除直流偏磁的思想,提出了利用移相控制策略消除直流偏磁的控制理论,并把该控制策略应用于双通道交错并联型Buck变换器的耦合电感,提出了两种控制方式,并分析了变换器的在两种控制方式下的工作过程,通过仿真和实验表明,集成磁件在磁路不存在气隙的结构下消除了直流偏磁,验证了该控制策略的实用性。     

交错变换器中无直流偏磁阵列式集成磁件研究

在开关电源中存储和传递直流功率,会在磁件铁心中产生较大的直流偏磁,限制了磁件铁心利用率和电源性能的提高。依据消除直流偏磁的思想,提出了一种应用于双通道交错并联型Buck变换器的可以改变漏感的阵列式集成磁件,分析了集成磁件消除直流偏磁的原理,给出了两种改变漏感的方法,通过电磁场仿真表明,集成磁件在磁路不存在气隙的结构下消除了直流偏磁。     

交错并联磁集成双向DC/DC变换器的设计准则

双向DC/DC变换器中大功率储能电感的设计是一件困难而具有挑战性的工作,提出研究双向DC/DC变换器的交错并联磁集成理论以克服这一困难。将三相Buck+Boost双向DC/DC变换器的所有相电感集成为一个耦合电感,对磁集成后变换器运行在Buck模式下的稳态电流纹波和暂态响应速度进行深入研究,给出三相Buck+Boost交错并联磁集成双向DC/DC变换器运行在Buck模式下的设计准则,即在设计这种变换器时,应根据占空比的大小及稳态相电流纹波和暂态总输出电流响应速度的技术要求,利用该文所给出的设计公式和设计区域选择磁集成耦合电感的反向耦合系数。仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

四相VRM中无直流偏磁集成磁件

以消除直流偏磁和提高变换器输出性能为目的,提出了应用于四相电压调整模块的立体式集成磁件结构。利用"场"、"路"结合的方法分析了集成磁件消除直流偏磁的原理;推导得到集成磁件等效电路;并给出集成磁件的电磁设计方法。最后通过Saber仿真、3D Maxwell仿真和样机实验,验证了所提耦合磁件结构的可行性及交错并联变换器具有较好的输出性能。     

平面型VRM消除直流偏磁集成磁件研究

为消除四相电压调整模块(VRM)的直流偏磁和提高其动态响应速度,提出利用"场"、"路"结合的方法,在此基础上阐述了集成磁件消除直流偏磁的原理并且部分集成磁件设计了薄膜化。电路仿真和电磁场有限元仿真分析验证表明,集成磁件的直流偏磁得以消除,交错变换器的动态响应得到了改善。     

交错并联双向DC/DC变换器Buck模式下的耦合电感设计规则

针对目前交错并联双向DC/DC变换器中耦合电感设计规范不全面这一问题,以三相交错并联双向DC/DC变换器为例,在Buck模式下占空比在1/3~2/3范围内,研究变换器采用分立电感和耦合电感,对稳态电流纹波及暂态电流的响应速度的影响。通过对比,证明采用耦合电感具有减小稳态相电流纹波或者增大暂态总输出电流响应速度的作用,且占空比越接近1/3和2/3,耦合越强,效果越明显。给出一个耦合电感的设计规则,在这一规则下选择电感的耦合系数,既能减小变换器的稳态相电流纹波,又能提高暂态总输出电流响应速度。最后,通过实验证明了耦合电感具有提高暂态总输出电流响应速度和减小稳态相电流纹波的作用,从而证明了设计规范的正确性。     

四相电压调整模块中平面型可消除直流偏磁集成磁件研究

由于电压调整模块(VRM)的磁件中存在较大的直流偏磁,限制了磁件尺寸和损耗的减小,进而制约了VRM向着低压大电流和“轻、薄、小”方向发展。文中以消除磁件的直流偏磁为突破点,提出了用于四相VRM的可消除直流偏磁的平面型两相集成磁件和四相集成磁件,并用“场”、“路”相结合的方法进行了理论分析和电磁设计,使磁件铁心中柱和中轭的直流偏磁都得到消除,与现有集成磁件相比,具有绕组长度小,所占VRM主板面积小,绕组损耗小,绕组制造工艺简化,铁心得到最充分利用等优点。通过仿真和实验验证了其正确性。     

平面集成磁件在电源中的应用

在有源钳位正激变换器工作原理基础上,利用磁集成技术,将变压器与滤波电感集成在一个磁芯上,对该集成磁件进行了分析研究。通过电路和磁路推导,提出了该集成磁件的等效模型和设计依据。设计了特殊的磁芯和绕组结构,采用特殊磁性材料制作薄膜磁芯,实现集成磁件的平面化。采用有限元分析工具,对集成磁件进行仿真,得出了磁通密度的分布情况。在集成磁件模型基础上,对变换器进行仿真,得出了变换器的输出结果,实现了变换器的零纹波,验证了设计的正确性。     

无气隙可改变耦合度阵列式集成磁件在交错并联变换器中的应用

交错并联变换器动态和稳态特性与集成磁件的耦合系数大小有关.本文提出一种耦合度可改变的阵列式集成磁件,分析了在消除气隙的情况下可改变耦合电感耦合度的原理,给出了耦合度计算公式及集成磁件设计公式.利用有限元分析软件分析比较了阵列式集成磁件与传统磁心开气隙集成磁件的电感量、绕组损耗和磁心热损耗,结果表明阵列式集成磁件与传统磁心开气隙集成磁件相比具有诸多优点.样机实验表明,交错并联变换器动静态响应较好.     

“E王E”形耦合电感器的设计及其在交错并联磁集成双向DC-DC变换器中的应用

为了克服传统EE形耦合电感器的气隙过于集中、磁压和磁通分布不均匀、气隙离绕组过近等缺点,提出一种"E王E"形耦合电感器结构,建立了磁路模型,给出了设计方法。通过仿真和实验证明,该结构增加了一条并联气隙磁路从而使磁路的磁压和磁通分布比较均匀,磁路的磁阻减小,电感因数和耦合强度增大;气隙远离绕组从而减小气隙扩散磁通和旁路磁通及绕组涡流损耗;绕组绕在长宽比较小的铁心中柱上从而减小绕组长度;所给出的改进磁路模型和设计方法可以用于这种耦合电感器的设计;将这种耦合电感器用于交错并联磁集成双向DC-DC变换器,具有输出电压纹波小、电感电流波形平滑、毛刺少、开关管开通和关断时的电流尖峰小等优点,并且可以有效地提高电路的轻载效率。     

灵敏度分析应用于软关断斩波器共模传导干扰的研究

采用灵敏度分析法来分析电力电子装置不同位置上寄生电容的对共模传导干扰影响大小，有助于解决电力电子装置传导干扰分析中传播途径确定较难的问题。以软关断斩波器为例进行研究，计算其输入端和输出端对地寄生电容对传导干扰的灵敏度。并通过在斩波器不同位置上人为加入不同值电容的方法实验测量寄生电容的影响大小来验证理论分析结果。研究表明连接在LISN输入侧的寄生电容影响较小，而连接在LISN输出侧的寄生电容影响较大，且其影响在不同的频段也不同。该结论对于传导干扰研究中寄生电容的处理有一‘定的指导意义。     

带隔离变压器的DC/DC变换器零电流转换方案

提出了隔离型DC／DC变换器的ZCT实现方案。在变压器副边构造了和主功率回路并联的辅助谐振网络，在主开关管关断以前开通主开关管，通过谐振电容的高电压封锁副边整流桥的输出，使变压器原边电流降到零，在全负载范围内实现了主管和辅管的零电流开关。该文以推挽正激变换器为例，进行了详细的理论分析和关键参数的设计，通过原理样机的研制证明了这种方案的优点。最后给出了应用此种思想实现ZCT的一族变换器拓扑。     

BUCK DC/DC变换器分岔和混沌的精确离散模型及实验研究

用数学模型精确地描述以及用实验验证DC／DC变换器的分岔和混沌现象一直具有较大的难度，从而导致以往理论研究结果的真实性受到质疑。为此该文以Buck DC／DC变换器为具体研究对象，提出其分岔和混沌分析精确离散建模方法，建立了它的精确离散数学模型。基于此模型进一步分析Buck DC／DC变换器分岔稳定性和混沌特性，改进了现有近似的模型的研究结果。同时文中还进行了丰富的实验研究，证实了该文精确数学模型的正确性，并实际展现了Buck DC／DC变换器从分岔至混沌演化的全过程。该文的研究方法也为其它DC／DC变换器的分岔和混沌现象提供了理论和实验基础，具有一般性意义。     

直流变换器并联系统动态均流的非线性控制

基于微分几何理论，该文针对并联直流变换器提出了一种新颖的非线性动态均流控制策略。文章首先利用开关脉冲分段函数建立了两相交错并联变换器两输入两输出仿射非线性模型，推导出对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈规律表达式，得到状态反馈精确线性化模型。接着文章利用二次型最优控制对线性化模型进行动态均流控制设计，得到精确线性化的状态反馈规律，建立了一种基于微分几何理论的非线性均流控制策略。研究表明，两相并联直流变换器通过状态反馈精确线性化得到的非线性均流控制策略，比现有PID均流控制有更好的动态均流特性，同时具有较好的动态和稳态品质。     

三电平LLC谐振型DC/DC变换器的分析和设计

将三电平技术和LLC谐振变换器结合起来，提出三电平LLC谐振变换器。根据等效电路模型推导出该变换器输入输出电压的增益与开关频率、负载之间的关系，揭示其开路和短路特性，为该变换器的空载工作和短路保护的设计提供了理论基础。提供了该变换器两个死区时间的设计方法，从而保证了开关电压应力限制在输入电压的一半，同时满足每个开关零电压关断的实现条件。谐振参数可用推荐的方法依照变比n谐振电容Cs、谐振电感Ls、谐振电感Lm、的次序来设计。最后根据所提供的设计方法设计了一个540W样机，性能和结果满足要求，效率达94．7％。     

DC/DC模块有源均流技术研究

在电力电子系统集成研究中，利用标准模块集成电力电子应用系统的过程中，必然设计到标准模块的级联和并联运行。该文主要研究标准模块的并联运行技术。如何平均分配负载电流是并联技术的一个重要方面。在中等功率场合，有源均流法被广泛采用。该文从均流的内在原理出发，对各种均流方法进行了系统的总结和分类，总结了18种可能的有源均流方法。并对18种有源均流方法进行了系统的仿真研究。通过仿真分析，得到8种实用的均流方法，并对这8种方法的优缺点进行了讨论。从中功率系统集成的角度出发，对方案进行了优选，在通用场合，外环调节的均流控制方法是较好的选择。     

基于DMC-PID的Buck型DC/DC变换器的输出特性控制

基于Buck型DC-DC变换器动态响应速度较慢、抗扰动能力差的现状,提出了基于输出电压微分-单周控制Buck型DC-DC变换器数学模型的DMC-PID控制方法。该算法将DMC算法与PID算法相结合,充分发挥PID抗干扰性和DMC对惯性、延迟适应能力强的优点。为验证在PID与DMC结合时所采用的串联与并联两种不同的控制方法的控制效果,针对不同工作状态对系统进行了仿真。结果表明:DMC-PID并联控制系统总体性能优于DMC-PID串级控制系统,但两种控制方案都具有较强的鲁棒性及良好的抗扰动性能,能够提高系统的动、静态性能指标。     

双馈电机的交/直/交控制

采用交／商／交（AC／DC／AC）变换器对绕线型感应电机电动状态上的双馈控制进行研究。直流储能环节使AC／DC和DC／AC模块可分别独立控制。AC／DC采用三相PWM高频整流矢量控制，实现高功率凼数下转差能量双向流动，效率高、减少对电网污染。DC／AC采用定子磁链定向矢量控制，定了有功和无功分量实现解耦；双闭环控制以转速和定了无功控制为外环，以转子电流滞环跟踪控制为内环。实验证明：电机在次同步至超同步速的较大范围内平滑调速，定了侧功率因数可调，可为1甚至向电网发卅无功。整体结构简单，硬件结构不变而只改变软件即可改变控制策略。     

交直流系统暂态仿真中换流器的换相过程分析

交流系统故障引发换流器的换相失败是直流系统中常见的故障,在暂态稳定仿真中如何模拟这一过程始终是个难点.文章详细分析了直流系统中整流器、逆变器在换相电压不对称条件F的具体差异,通过对换流器的换相角和实际熄弧角的计算,构造了判别换流器换相失败和3-4运行的详细流程,并结合修改后的EPRI-36节点系统进行了算例分析,证明了文中所提方法是可行的、合理的.