一种新型的并-串型双管正激组合变换器

传统交错并联双管正激组合变换器应用于高电压输出场合时存在变换器次级电压偏高、高频整流二级管电压应力大的问题。通过要用多个高频二级管串联以解决耐压问题，但均压设计较困难。提出了一种新型的燕－串型双管正激组合变换器，将器件的串联变为电路的串联，能够实现高频二级管的动态均压，适合高输出电压、大功率的应用场合。     

高输入电压双管Buck-Boost变换器控制策略研究

在较高输入电压应用场合,采用同步控制的双管Buck-Boost变换器存在较大的开关损耗,而单管工作的双管Buck-Boost变换器又存在复杂的升降压过渡控制问题。分析了一种含有耦合电感的双管Buck-Boost变换器,介绍了该变换器在同步控制模式下的工作模态以及耦合电感抑制反向恢复损耗及减小开关损耗的原理,给出了耦合电感的设计方法,并在此基础上提出一种非同步控制模式,可以进一步减小磁性元件损耗。在设计输入相同的条件下,对两种模式下变换器电路参数计算进行了理论推导和实验比较。研究结果表明,相比同步模式,非同步模式不仅可以实现利用耦合电感降低二极管反向恢复损耗的作用,还可以减小耦合电感等效电流脉动量从而减小磁心损耗。同时该非同步模式在变换器升、降压过渡过程中只对一个开关管进行占空比调节,可以较好地实现升降压平滑过渡。     

简析Boost-Buck变换器

本文提出一种新型的Boost-Buck变换器,该变换器具有输入输出电流连续、输出电压可调范围大等优点。由于该变换器的输入电流连续,所以适合于功率因数校正电路,且其实现较为简单。该变换器的输出电压可调范围大,可以大于(或小于)输入电压,这就很好地克服了传统Boost变换器输出电压必须大于输入电压的缺点。理论分析、仿真和实验均验证了该变换器的实用性。     

基于Cuk变换器的无桥LED驱动电源

针对传统发光二极管LED（light-emitting diode）驱动电源因低频整流桥导致效率不高的问题,提出了一种基于Cuk PFC变换器的无桥LED驱动电源。该电源由2个共用输出的Cuk变换器并联而成,不仅保留了Cuk变换器输入输出电流脉动小、可实现升降压的优点,而且相较于现有LED驱动电源,避免了大体积变压器的使用,尤其适合空间狭小的大功率照明场合。详细分析了断续导电模式DCM（discontinuous conduction mode）下无桥LED驱动电源的工作原理及电路工作特性,最后通过仿真和实验搭建的20 W样机证明了所提拓扑的正确性。     

非同步控制方式双管Buck-boost变换器减小反向恢复损耗的研究

提出了采用耦合电感的双管Buck-boost变换器的一种非同步控制方式。讨论了采用耦合电感降低续流二极管反向恢复损耗的原理,对比分析了同步与非同步工作方式下电路的工作原理和电路中各电流的理论计算结果,并通过仿真和实验进行了验证。研究表明,与同步控制方式相比,所提出的非同步控制方式可以减小双管Buck-boost变换器续流二极管反向恢复损耗,可以进一步提升变换器效率。     

输入并联输出串联的半桥变换器研究

在高输出电压、大功率的应用场合,单个变换器模块很难满足高输出电压、大功率设备的要求,存在变换器输入端功率器件电流应力过大,变换器次级电压偏高、整流二极管电压应力大和反向恢复时间长等问题。为此,以半桥变换器为基本单元,提出了一种适合于高输出电压、大功率应用场合的输入并联输出的串联半桥组合式变换器。该拓扑结构中各模块共用一对电容桥臂,这样大大减少了主电路中电容的数量,结构简单。分析了该组合式变换器的特点和规律,对其产生不均压不均流的因素进行了探讨并提出了相应的均压均流控制方案;进行了控制回路的设计,同时引进交错控制技术。仿真结果表明,它具有很好的均压均流效果及良好的输出特性,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。     

双管正激并、串联组合变换器研究与应用

提出了一种由双管正激变换器作为基本单元组合成的新型变换器，该新型组合变换器保留了双管正激变换器可靠性高、开关管电压应力低的优点，同时克服了其次级二极管电压应力高、有效占空比小、输出电压和电流脉动大等缺点，比较适合于中、高输入电压，且要求输出高压、大电流应用场合。对该新颖电路拓扑进行了理论分析和仿真分析，最后采用该组合变换器拓扑研制了应用于某型飞机的逆变器前级DC／DC变换器。     

一种耦合电感高增益双管升压变换器

与隔离型拓扑相比,非隔离型拓扑结构简单且实现成本较低;相对于传统Boost变换器,双管结构升压变换器开关管电压/电流应力较低,开关管的导通损耗小,电压增益更高。提出一种耦合电感高增益双管升压变换器,该变换器具有电压增益大及开关管电压/电流应力低的特点。给出变换器的主要工作波形,详细地推导变换器的稳态工作原理,给出理想情况下变换器的电压增益并分析漏感对电压增益的影响,与常见的高增益DC/DC变换器进行性能对比,最后根据所提出的电路拓扑以及参数设计指标,设计并制作一台200 W原理样机。实验结果证实了理论分析的正确性。     

采用组合控制方案的双管升/降压变换器

分析了现有单相级联型Boost-Buck功率因数校正变换器的控制原理,并指出了其存在的不足,在此基础上提出一种新型组合控制方案。该方案在Boost工作模式下采用平均电流控制,在Buck工作模式下采用电荷控制。新型控制方案可以确保变换器不论在升压还是降压工作模式期间,都可实现良好的输入电流控制效果,达到功率因数校正的目的。通过原理样机实验,对理论分析的正确性和控制方案的有效性进行了验证。     

微电网磁耦合双向直流变换器控制策略

首先对多相交错并联磁耦合双向Boost-Buck变换器进行耦合电感的优化设计研究,推导出耦合电感通用设计准则,然后以两相Boost-Buck变换器Boost工作模态为例,采用小信号建模方式推演出状态变量到控制变量的传递函数,根据两相交错并联磁耦合Boost变换器的开环特性,设计出相应的补偿网络,提出基于改进电流内环控制策略的优化多项式控制理论,并设计出优化多项式控制器对系统参数加以优化整定,最后通过仿真和实验,证明所提控制策略较之传统控制方式提高了系统的稳态性能和动态特性,同时采用磁耦合电感设计有效改善输出相电流纹波峰值,提高了变换器转换效率。     

π型Buck-Boost交流变换器

提出一种对称结构π型Buck-Boost交流变换器及其变结构控制策略。该变换器由Buck交流单元和Boost交流单元组成,与级联式两级电路相比,省去前级LC输出滤波器,简化了电路结构。根据前、后单元的工作与否,π型交流变换器存在4种工作模式:Buck模式、Boost模式、直通模式和Buck-Boost模式。通过等效改变电路结构,变结构控制策略使得π型Buck-Boost交流变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和直通模式。π型Buck-Boost交流变换器虽然具有两个独立的控制对象、采用两级占空比调制,但实际上最多只有一级功率变换,且存在直接功率传递通路,适用于稳压或调压应用场合。     

一种新型直接AC-AC数字变换器

在Buck-Boost直流变换器的基础上提出了一种结构新颖的直接AC-AC变换器并阐述了其工作原理。该变换器结构简单、成本低廉,可替代传统的自耦变压器,并具有体积小、输出电压范围宽等特点。本文用凌阳单片机SPMC75F2313A作控制器研制了一台单相直接AC-AC变换器原理样机,采取电压反馈控制实现了稳定的输出电压。实验结果证实了该变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

四开关Buck-Boost变换器的三模式控制方法研究

针对四开关Buck-Boost变换器在两模式运行时,其输入输出电压接近时模式切换频繁以及开关管难以运行在极限占空比下的问题,提出了一种基于平均电流控制的Buck、Buck-Boost、Boost三模式切换策略。该策略在原有Buck、Boost两模式的基础上,通过检测输入电压单元来控制调制信号偏置电压,实现四开关BuckBoost变换器在Buck、Buck-Boost、Boost三模式下平滑切换,使开关管在宽输入电压范围内工作在有效占空比区间。通过使用平均电流控制来限制电感电流变化,确保变换器的安全可靠运行。最后搭建saber仿真模型和硬件实验平台,验证了所提控制策略的可行性。     

Buck-Boost变换器的无源滑模控制研究

为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-Boost变换器的无源滑模控制器。在Matlab环境下,进行Buck-Boost变换器无源滑模控制的动态仿真。仿真结果表明,Buck-Boost变换器的无源滑模控制对电源扰动、负载扰动具有很强的鲁棒性,且动态响应速度快,能够解决无源性控制电压与电流过冲的问题。     

楼宇直流微网用直流母线功率分级控制的新型多输入直流变换器研究

针对传统多输入变换器存在的输入/输出电压反极性、分布式能源汇集结构复杂等问题,提出一种新型多输入直流Buck-Boost变换器,有效实现楼宇直流微网中的风光混合供电,且将蓄电池直接嵌入变换器中,减小体积和降低成本。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升/降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电、蓄电池能根据负载功率变化吸收或释放功率等优点。以三输入为例分析了变换器的工作模式、推导其输入输出特性、提出基于直流母线功率的分级控制实现能量管理。通过Matlab/Simulink平台的仿真实验验证了该变换器的可行性和控制策略的有效性。     

一种用于光伏发电系统的新型高频逆变器

提出一种新型的用于光伏发电的高频逆变电路,该电路适用于小型光伏并网发电系统,由Buck-Boost变换器和电流源高频链逆变器构成。Buck-Boost变换器工作在电感电流断续模式,由它来实现光伏模块的最大功率点跟踪;高频链逆变器对Buck-Boost变换器输出的能量进行逆变,得到与电网电压同步的电流。该电路结构简单、效率高,光伏模块的最大功率点不受负载变化的影响。该方案通过了实验验证。     

基于随机扩频的Buck-Boost变换器分岔与混沌现象的仿真分析

Buck-Boost变换器中存在着电磁干扰过大,以及电感电流与输出电压的波纹过大的问题,通过引入随机扩频技术减小这些问题的方法已经得到广泛应用,但引入该方法后仍存在复杂的分岔与混沌现象。在对随机扩频技术进行分析后与建立了基于随机扩频技术的Buck-Boost变换器的精确离散迭代映射模型;研究了采用随机扩频技术后的Buck-Boost变换器中的非线性现象,通过运用MATLAB软件进行编程绘制了电感电流随电路参数变化的分岔图,证实了其中存在复杂的非线性行为,研究了随机扩频技术中各电路参数对Buck-Boost变换器中非线性行为的影响规律;研究表明运用参数微扰法可以抑制其中的分岔与混沌现象。为Buck-Boost变换器电路设计提供了理论基础。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

一种串联谐振升降压式DC-DC变换器拓扑分析

提出了一种新型串联谐振升降压式DC-DC变换器拓扑。采用全桥结构产生电压方波,经并联式双串联谐振LC网络后,在LC串联支路上产生交流电流,电平钳位网络输出稳定的直流电压,在开关损耗小的前提下,其调压范围变宽。采用频率控制,避免了由开关导通和关断时间不均匀引起的损耗和温升过大等问题。通过MATLAB仿真和实验验证,证明了所提出的拓扑的正确性。     

基于参数扰动的混沌控制方案在Buck-Boost变换器中的应用研究

分布式直流微电网中,直流母线与大电网的接口变换器通常选择具有升、降压功能的DC-DC变换器,如Buck-Boost变换器,来提升或降低光伏阵列或其他储能单元的输出电压,使之与直流母线电压匹配。Buck-Boost变换器作为一个强非线性系统,在输入电压、参考电流等电路参数变化时容易产生分叉、混沌等非预期情况,使变换器性能变差甚至不能正常运行。基于峰值电流控制型Buck-Boost变换器的频闪映射模型,分析了变换器的非线性动力学现象。基于参数扰动的混沌控制原理,设计了一种适用于峰值电流控制型BuckBoost变换器的混沌控制方法 ,该方法可使进入混沌状态的变换器重新回到周期态,并使变换器的稳态性能、输出纹波等得到显著改善。