一种适用于小功率可再生能源的单相高频双Buck全桥并网逆变器

提出一种适合小功率可再生能源并网发电应用的单相高频双Buck全桥并网逆变器。基于全碳化硅(Si C)功率器件,逆变器工作频率可达100k Hz,有效减小了电感体积,同时使并网电流纹波降低。进一步分析逆变器的控制策略:采用电压电流双环控制,在电流环利用一种三极点三零点(3P3Z)控制器使得受控并网电流快速跟踪电压环产生的电流给定,并采用一种简单线性化算法快速产生控制占空比信号,实现高频变换;电压环采用双极点双零点(2P2Z)控制器,在产生电流内环给定幅值的同时,控制输入侧直流母线电压稳定在电压给定值,使得逆变器能够向电网传输能量的同时维持母线电压恒定;逆变器采用一种二阶广义积分软件锁相环(SOGISPLL)产生与电网电压相位相同的相位信号。最后,通过实验样机对逆变器理论分析的有效性进行了验证。     

基于GaN的准方波Boost变换器拓扑分析

基于实际太阳能无人机的应用背景,对其核心功率变换部分展开深入研究。通过在传统同步整流型Boost变换器基础上增加少量无源元件,利用电感电流的连续性,构造功率开关输出电容放电环节,在保证主功率电感电流纹波较小的情况下实现功率开关的零电压开通,克服传统同步整流型Boost变换器为实现软开关而工作于准方波模式下,电感电流纹波较大的问题,从而有助于延长无人机蓄电池组的使用寿命。从该拓扑的模态分析出发,对功率开关的零电压开通实现过程进行详细分析。此外,对变换器进行参数设计,总结整个变换器的主要损耗计算方法。最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,并与相同工况下的同步整流型Boost变换器进行对比。实验结果与理论分析基本一致,峰值效率达到96%。验证了理论分析的准确性以及该拓扑的实际可行性。     

多输入交错并联Boost变换器功率分配控制策略

针对功率分配底层功能提出一种新型控制策略,该控制策略在传统的双闭环平均电流均流法上加以改进。首先电流内环修改为功率内环,将电压外环的输出除以输入电压再乘以功率分配系数作为新的功率给定值来实现功率分配功能。同时将自抗扰技术应用到电压外环提高母线电压的响应速度。最后基于模块化思想并利用氮化镓功率开关器件,搭建一台三输入交错并联Boost实验样机,其额定功率为1500 W,额定工作频率为500 kHz,峰值效率为98.3%。实验验证结果表明,在相同输入电压或不同输入电压的情况下均能实现功率分配功能,并具有良好的动态响应。     

基于GaN的高频Boost变换器优化设计

该文围绕同步整流型Boost拓扑效率提升这一关键问题展开研究.作为Boost变换器三种工作模式之一,临界导通模式(BCM)下的Boost变换器可以实现主功率开关的零电压开通或谷底开通以及续流管的零电流关断,有助于提升变换器效率.此外,采用同步整流技术可进一步减小传统续流二极管的导通损耗.该文从BCM下的参数设计出发,重点研究变换器的死区时间配置方法.该方法理论上减小了内部体二极管的导通损耗,在输出电流较大的情况下,有助于进一步提升变换器效率.此外,还总结Boost变换器的主要损耗计算方法.最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500W的实验样机,其峰值效率达到了98％,功率密度达到了96W/in3(1in3=1.63871×10?5m3).实现了高效、高功率密度的设计目标,验证了理论分析的正确性.     

高调光频率下的PWM Shunt调光驱动器LED电流振荡抑制方法

为了满足影视照明或摄像摄影等对发光二极管(LED)高品质照明需求,该文基于三开关Buck拓扑,提出高调光频率和宽调光范围下的脉冲宽度调制关断(PWM shunt)型LED驱动器的电流振荡抑制方法.首先,分析寄生参数对LED电流下降沿寄生振荡的影响.其次,为了抑制LED电流寄生振荡以提高系统的输出波形质量和可靠性,提出一种在LED驱动回路中串联二极管的解决方法.最后,搭建1台480W的实验样机,驱动4路9并15串的LED灯珠阵列,其开关频率和调光频率分别达到500kHz和20kHz,不仅有效地抑制了LED方波电流下降沿振荡,而且实现了调光比率从1％到99.99％的平滑输出,验证了所提优化方法的有效性.     

用于含高次谐波分量多谐振变换器的扩展型建模分析方法

提出一种用于含高次谐波分量多谐振变换器的扩展型建模分析方法。以五谐振元件LCLCL变换器为例,经合理的参数设计,其能同时传递基波和3次谐波有功功率,提高谐振电流利用率。该文首先阐述了传统基波等效分析法的建模原理和不足,通过将变换器的非线性输出单元用一个等效阻抗来代替,构建出扩展型建模方法。然后,针对电流连续导通模式和断续导通模式两种情况分别讨论,由此得到变换器的直流电压增益表达式。最后,搭建了一台额定功率为500W的实验样机,通过理论计算和仿真、实验结果的对比,验证了该文所提建模方法的有效性和准确性。同时,变换器取得了全负载范围内的软开关特性。其最高效率为95.46%,且在轻载下也能够保持较高的转换效率。     

一种双CLT谐振软开关直流变换器设计与实现

提出了一种双CLT谐振软开关直流变换器。通过采用双变压器结构,变换器的电压增益曲线不仅具有两个谐振频率点,还具有一个独特的谐振零点,极大地拓宽了输出电压范围,使得输出电压在零至额定值范围内灵活可调。变换器可以在全负载范围内实现开关管零电压开通、二极管准零电流开通和零电流关断;在半载至额定负载范围内实现开关管准零电流关断,在轻载时限制关断损耗,变换器的关断损耗得到有效抑制。同时,在双CLT结构中,两个变压器的一次侧漏感可以作为谐振电感的一部分,削弱了漏感给电路带来的不利影响。最后,设计了一台1k W的样机,其最高效率可达95.3%,实验结果证明了理论分析的可靠性。     

燃料电池用交错并联型Boost变换器参数综合设计方法

以燃料电池用交错并联型Boost变换器为研究对象,该文提出一种兼顾效率与功率密度的参数综合设计方法。首先对比单支路运行和多支路交错运行的电压及电流纹波,引入纹波抑制比量化交错并联对纹波的影响,从而建立变换器整体纹波要求与支路参数的对应关系,以此为基础进行参数设计。在参数设计过程中,以开关频率fs、电感电流纹波ΔIL以及电感磁心半径r为自变量,进行损耗建模和无源器件体积建模。以变换器损耗小于设定值为约束条件,以无源元件体积和最小为目标,优选最佳参数。在此基础上,进行电容取值和电感设计,进而实现兼顾效率和功率密度的设计目标。最后,通过仿真及搭建40kW实验样机,验证了理论分析的正确性和参数设计方法的可行性。     

直流阻性家电特性测试与分类研究

为了给直流配用电系统中通用适配器的研究提供理论依据,全面地了解直流家用负载的特性尤为重要。对常见的直流家电中的直流阻性家电进行了大量实验测试。通过渐进升高直流阻性家电端电压,记录其端电压及负载电流数据,并对数据进行分析与处理,绘制了直流阻性家电伏安特性曲线以及斜率曲线;根据两种曲线的变化趋势及其规律,对直流阻性家电特性进行了分析与归纳,将直流阻性家电归为两类;基于分类以及两种曲线的特点,提出了三种适用于直流阻性家电通用适配的基本控制构想,为直流家电通用适配器的研究奠定了理论基础,为直流家电自适应适配起到了积极地促进作用,为直流用电技术的发展指引了方向。