燃料电池不间断电源的功率变换拓扑研究

本文探讨基于燃料电池的UPS(FC-UPS)功率变换拓扑设计思路和综合方法，获得了多种燃料电池UPS拓扑结构。针对其中一种结构，进一步分析了几个典型的功率变换电路实现方法，并通过理论和实验比较三种逆变拓扑的效率。探讨了超级电容的接入方法，通过理论分析和实验，比较了不同接入方法的特性     

一种增强型全桥移相变换器

提出了一种增强型全桥移相(Full Bridge Phase-shift,简称FBP)软开关变换器.通过在谐振电感的一端增加辅助二极管和并联辅助电容的方法,实现了滞后桥臂开关管的完全零电压开通,同时抑制了输出整流管的尖峰电压和振荡.分析了所提出的电路的工作状态和工作时序.实验结果表明提出的方法是可行的.     

软开关逆变器中动态损耗的测试和建模

相比较传统硬开关电路,软开关逆变器可以显著地提高效率和功率密度。为了能够更加有效地设计软开关逆变器中的电路参数,探讨了IGBT器件零电压关断损耗和磁性元件磁芯损耗的测试和建模方法。该方法包括测试过程中探头延时校准、测试平台的设计以及测试得到的损耗数据拟合为数学模型的方法,利用该方法对典型IGBT模块的关断损耗进行评估和选择,结合磁性元件的损耗模型对软开关逆变器进行了损耗分析和优化设计。根据理论计算结果设计了1台30 kW软开关逆变器样机,实验结果验证了该动态损耗模型的准确性,并且实现了高功率密度和高效率的设计目标。     

高功率密度碳化硅MOSFET软开关三相逆变器损耗分析

相比硅IGBT,碳化硅MOSFET拥有更快的开关速度和更低的开关损耗。碳化硅MOSFET应用于高开关频率场合时其开关损耗随着开关频率的增加亦快速增长。为进一步提升碳化硅MOSFET逆变器的功率密度,探讨了采用软开关技术的碳化硅MOSFET逆变器。比较了不同开关频率下的零电压开关三相逆变器及硬开关三相逆变器的损耗分布和关键无源元件的体积,讨论了逆变器效率和关键无源元件体积与开关频率之间的关系。随着开关频率从数十kHz逐渐提升至数百kHz,软开关逆变器不仅能够维持较高的转换效率,还能取得更高的功率密度。最后,在1台9 kW软开关三相逆变器和1台9 kW硬开关逆变器上进行了实验验证。