低电压应力Buck/Boost PFC的开关器件损耗分析

单相有源功率因数校正电路(Power factor Correction,PFC)的拓扑常选择升压式Boost电路,电压可升可降的拓扑如Cuk、SEPIC、Zeta等开关电压应力大、损耗大.分析了一种低电压应力的双开关管的Buck/Boost拓扑,分析其在3种工作电路方案下的开关电压应力和功率损耗,应用MathCAD进行数学建模并分析计算结果.     

一种新型零电压转换三电平倍压BOOST整流器

本文提出一种高效零电压转换三电平倍压BOOST变换器的功率因数校正电路.新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关的零电压转换,而辅助开关零电流通断.所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力.由于所用电路电流路径流经更少的功率器件,因此具有较少的器件导通损耗.该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合.本文设计一台实验样机来验证理论预期,该样机额定功率600瓦,开关频率50千赫兹,输入电压90-132伏,输出电压枷伏.样机实现转换效率高达97%和功率因数0.99.     

速饱和电感磁芯损耗测量与模型研究

高压直流输电换流阀用饱和电感(电力上习惯称为饱和电抗器)是一种速饱和电感,且磁芯处于饱和与不饱和间频繁切换的工作状态。为了研究这类特殊工况下电感的磁芯损耗,模拟其实际工况,设计了磁芯损耗测量电路,并提取磁芯损耗相关的基础数据。在此基础上,根据电感伏秒平衡的原理,将激励等效为极小脉宽的矩形脉冲,并针对速饱和电感有效励磁频率大于工作频率的特点,利用有效励磁频率feff代替修正的斯坦麦茨方程(modified Steinmetz equation,MSE)中的工作频率,并修正其指数,得到了极小脉冲电压作用下速饱和电感磁芯损耗的模型。经实验验证可得,所提出模型与MSE相比具有更高的精度。     

一种高效倍压升压型软开关功率因数校正电路

提出一种高效零电压转换倍压升压型变换器的功率因数校正电路。新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关零电压转换,而辅助开关零电流通断。所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力。由于所用电路主电路导通流经更少的半导体功率器件,因此具有较少的器件导通损耗。该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合。计算机仿真和实验样机验证了理论预期。该样机实现转换效率高达97%,功率因数为0.992。     

矩形波激励下磁芯损耗测量中绕组损耗的测量

直流法通过逆变电路将直流电压转变为施加到被测磁件上的交流电压,测量直流输入的有功功率获取磁芯损耗,因此,能精确地测量不同的占空比矩形波激励下磁件损耗。为了能够精确地获得磁件损耗里的磁芯损耗,引入辅助空心电感与副边短路的磁件串联作为负载测量磁件的绕组损耗。建立了实验装置,且用傅立叶展开计算绕组损耗进行验证,最大相对误差为12.91%,其最大绝对误差为7.480 2 mW,验证了该法能够精确地测量矩形波激励下磁件损耗中的绕组损耗。     

电感电压部分补偿交流功率法测量磁心损耗研究

磁性元件作为功率变换器的重要组成部分,其磁心损耗的精确测量对磁性元件的优化具有重要意义。为了提高传统双绕组交流功率法测量高频激磁磁心损耗的测量精度,本文详细分析电感电压补偿交流功率法的测量原理及其误差来源,基于电感电压补偿交流功率法在非完全补偿的情况下测量高阻抗角磁性元件磁心损耗时误差仍很大的问题,本文提出了电感电压部分补偿交流功率法精确测量任意波形激励下的磁性元件磁心损耗。最后建立测量平台,在非完全补偿条件下,该方法测量50 kHz正弦波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为13.54%,50 kHz矩形波激磁的金属磁粉芯磁心损耗的最大相对误差为9.8%,实验验证该方法可精确测量正弦波激磁和方波激磁的高阻抗角金属磁粉芯的磁心损耗。     

高精度磁心损耗测量的比对量热法

针对高效功率变换器中磁心损耗难以测量的问题,本文提出了高频磁心损耗的新测量方法——比对量热法,分析了其基本原理、误差构成以及测量系统实现。通过引入脉宽调制控制的比对电阻作为参考热源,有效提高了测量精度并且改善了传统量热法测量过程的冗长繁琐。实验验证表明,比对量热法能精确测量小损耗角磁性元件的磁心损耗。     

高频磁场环境下热电偶测温研究

在高频磁场环境下采用热电偶测温时,会存在很大的误差。本文分析了误差产生的机理,指出测温误差是由于高频磁场环境下热电偶金属端部的涡流效应产生较大的损耗密度所引起。在电磁场理论分析的基础上,搭建了热电偶高频磁场环境测温平台,结合测量结果,采用多元非线性回归算法建立了正弦波磁场环境下的K型热电偶温升模型,以修正高频磁场涡流效应的影响。利用加权平均等效正弦频率的方法,将正弦波磁场激励下的热电偶温升模型应用于方波电压激励下的三角波磁场测温环境。实验验证了本文建立的模型在正弦波与三角波高频磁场下具有很高的测温精度。     

单相有源功率因数校正技术的发展

分析和总结了现有的功率因数校正技术。对于中大功率PFC应用场合,通过软开关技术以及新型高性能的电路拓扑结构,分析了提高AC—DC变换器的转换效率的技术。指出了无桥PFC电路研究是今后高功率和高性能功率因数校正电路研究的方向。     

超低损耗角磁芯损耗测量的量热计法

针对交流功率计法在测量超低损耗角磁芯损耗时有很大误差的问题,量热计法通过测量被测件损耗导致的温升间接获得损耗,不受被测件阻抗角大小的影响,从理论上可以精确地测量损耗。但是现有的量热计法无法完全规避测量过程中的误差,不适用于测量低损耗。本文详细分析了量热计法的测量误差来源,在此基础上提出分段定标消除误差。文章设计并建立了量热计法的装置,且实验验证了分段定标量热计法测量低损耗时具有较高的精度。