一种新型双向三电平倍流LCL-T谐振直流变换器

随着蓄能锂电池恒流充电方式的普及,针对双向车载充电机中传统电压源直流变换器不具备自然恒流输出问题,提出一种新型双向三电平倍流LCL-T谐振直流变换器,其由LCL-T谐振结合三电平级联中性点箝位有源桥构成。由于耦合变压器级联的特殊方式,有源桥各子桥臂可独立或并行工作,据此可设计不同的调制方式控制谐振腔输入电压,建立变换器一倍、二倍准恒流模式。为实现双向功率传输特性一致,谐振腔器件参数采用对称设计,进而研究了一种受归一化频率f_n、品质因数Q控制的LCL-T谐振准恒流输出,并考虑无功功率控制和实现开关管零电压开通,设计满足给定准恒流输出精度的输出工况筛选算法。最后通过所搭建的仿真平台和实验样机证明所提变换器在各模式下均能实现给定精度内的准恒流输出。     

一种开关管馈能式零电压软关断电路

提出了一种开关管馈能式零电压软关断电路,由缓冲电路、储能电容和馈能电路构成。当开关管关断时,由缓冲电路中的缓冲电容实现开关管的零电压软关断;当开关管导通时,缓冲电容上的能量再通过一个谐振电路转移到储能电容。储能电容接受每次开关管开通时由缓冲电容上转移过来的能量,使电压逐步上升。当储能电容电压上升到阈值电压时,馈能电路工作,将储能电容的能量迅速转移到主电路的输出电容上,实现能量回馈。其次,分析了电路的工作原理和关键的器件设计方法。最后,搭建了一台实验样机,设计了控制电路,并验证了电路的有效性。     

Boost-LCL型谐振变换器的TDSA仿真建模及控制

提出了一种Boost-LCL型谐振变换器的新型补偿控制器设计方法。利用SABER仿真软件中时域系统分析器(TDSA)模块,对变换器仿真主电路进行控制量的扫频扰动信号注入,并实时分析与记录被控制量输出电压的动态响应情况,形成被控制量与控制量之间的响应特性曲线。通过SABER-MATLAB数据互联,进行曲线拟合,从而建立主电路仿真建模的开环传递函数,依据零极点稳定性分析,指导补偿控制器的设计。同时采用数字控制方式,对控制信号进行筛选分流,实现模式间无缝切换。为验证所提方法的有效性与可靠性,设计满载、中载及轻载3种功率等级负载自由切换的实验样机。实验结果表明所提出的Boost-LCL型谐振变换器在进行多模式切换时,可实现电压稳定。     

三电平LLC谐振变换器关断损耗的优化设计

开关管关断损耗是三电平LLC谐振变换器高频工况下的主要损耗,是一个与谐振电感L_r、谐振电容C_r、励磁电感L_m以及电压增益Gv密切关联的变量。首先用时域分析法,建立了开关管关断电流I_(off)与电感比k、归一化频率f_n和品质因数Q之间的解析函数;并结合开关管关断过程特点,建立了关断损耗P_(sw-off)与[k,f_n,Q]之间的解析函数。然后构建出[I_(off),k,f_n,Q]和[P_(sw-off),k,f_n,Q]2个四维图形,分析参数之间的规律。在此基础上,推导了在电压增益的需求和开关管零电压导通的实现2个约束条件下来优化P_(sw-off)的[k,f_n,Q]参数取值空间,进而采用粒子群优化算法求解关断损耗优化下的[k,f_n,Q]值。最后设计了一个200 V输入、130 V输出、负载电阻48.4Ω、额定功率350 W的实验样机,并对比分析了所提方法与降低谐振电流有效值来减少导通损耗的传统优化方法分别在满载与半载条件下的关断损耗,证明了所提优化方法在降低开关管关断损耗、提高变换器效率方面效果明显。     

移相控制的LLC变换器轻载增益研究

传统的LLC谐振变换器为适应负载宽范围变化常采用变频控制策略,但存在调频范围过宽、限制感性元件设计、造成了额外的损耗等问题.因此采用变频移相控制方法以缩小调频范围,能够较好地实现原边开关管零电压开关ZVS(zero-voltage switching)及副边整流二极管零电流开关ZCS(zero-current swit...     

基于时域分析的CLLC谐振变换器参数优化设计

基波分析法在偏离谐振频率点时难以给出准确的增益结果，不适用于宽增益范围的应用场合。基于此问题，提出一种新的时域分析法来推导更加精确的CLLC谐振变换器增益表达式，从而指导参数优化设计。首先，分析了基波分析法存在的不足。然后，通过时域分析对不同运行模态下的CLLC变换器进行建模，推导得出更加精确的增益表达式。在满足软开关的前提下，利用推导得出的精确增益公式对电感比k及品质因数Q的取值进行了优化。该方法得到的增益公式精度高且参数设计流程简洁。最后，基于优化设计的参数，搭建了一台1 kW且满足宽增益范围输出的实验样机。仿真与实验结果均验证了时域分析的准确性与参数设计方法的可行性。