ZCS谐振开关电容变换器的拓扑结构改进

零电流(ZCS)谐振开关电容变换器是开关电容变换器的一种新拓扑形式.通过建立ZCS谐振开关电容变换器的开关布尔矩阵,提出了一种分析其有效开关模态,辨识潜电路路径的新方法.当潜在回路出现时,变换器的输出特性出现非预期的变化.同时,通过对潜在回路电流路径的分析,提出了一种ZCS谐振开关电容变换器的改进电路,从而从根本上消除了变换器中的潜电路现象.实验结果证明了理论分析的正确性和有效性.     

一种谐振升压式开关电容变换器的改进

分析了一种谐振升压式开关电容直流变换器存在的问题,提出了改进方法,即输出采用电感恒流方式,输入和输出增加了EMI滤波,从而降低了输出纹波,提高了变换效率,改善了负载特性.在此分析了电路工作波形图,用RLC电路响应规律、等能量和等电荷方法,解出输出电压、变换效率和充电平均电流,这种改进的谐振型变换器在较大范围内可通过调频...     

高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制

为有效控制高压电容器高频恒流充电电源谐振变换电路的开关频率,研制了定频控制(占空比为50%,开关频率在整个充电过程中保持不变)的20 kW高压电容器充电装置逆变电路开关电路。通过提出的充电电源电路的并联负载谐振(PLR)DC-DC变换电路的等效电路模型,研究了充电电源装置的恒流充电原理,找出了电容充电初始阶段谐振电流和开关频率的数值关系。实验研究结果表明,当谐振变换电路开关频率接近于等效电路固有谐振频率的奇数分之一时,产生较大的谐振电流;为了实现谐振变换电路开关器件的零电流开通和关断,开关频率的大小始终可控制在小于等效电路固有谐振频率的1/2的范围之内。     

基于恒流源充电软开关型高压直流电源的研究

在开关频率小于1/2谐振频率的情况下,串联谐振变换器具有对小电容负载进行"等台阶"恒流线性充电和软开关特性。推导并分析了串联谐振变换器在一个工作周期内的6种工作模式及每种模式下的谐振电感电流和谐振电容电压公式。利用全桥串联谐振变换器对倍压整流器进行类似"均充"恒流充电,结合脉幅调制(Pulse Amplitude Modulation,简称PAM)和脉频调制(Pulse Frequence Modulation,简称PFM)控制方式,研制了一台软开关型高压直流电源。电源的设计过程和测试结果分析表明,该电源满足了软开关和恒流源充电的要求。最后提出一种采用多模块串联叠加技术来提高功率的改进方案。     

一种新型的ZVS PWM MR Boost变换器

本文提出了一种基于PWM控制的ZVS Boost变换器,采用开关管的寄生电容作为谐振电容,通过多谐振在开关管开通前将其寄生电容放电,避免了开通时电容放电造成的开通损耗。谐振前对谐振电感放电以避免谐振电流尖峰,并采用无源箝位技术限制谐振电压,使得该变换器具有与传统PWM硬开关变换器相同的电压、电流应力。     

零电流准谐振Buck变换器的磁集成研究

以零电流准谐振Buck变换器为例,引入谐振电感和谐振电容与变换器中的功率开关管组成谐振开关.通过谐振,使流过功率开关管的电流呈正弦波形,为功率开关管创造了零电流开关条件.对分立的谐振电感和滤波电感进行磁集成,阐述集成后Buck变换器工作原理.用Saber软件对集成后的电路进行仿真.分析谐振电感和滤波电感的耦合系数对谐振...     

20 kJ/s电容充电电源的分析与设计

采用开关变换技术的串联谐振电容充电电源是较为理想的电容充电方式。为此,先后对串联谐振电容充电电源进行了最小应力设计,对后级共振充电电源进行了分析与设计。前者主要根据谐振电感和电容峰值能量以及开关器件的最大功率建立了应力函数,通过求解应力函数的最小值确定了电路的工作点和器件参数。实验结果与理论计算结果相一致,电源在最小应力点工作时器件的综合应力最小,并且开关频率高于谐振频率工作时比低于谐振频率工作时应力更小。最后给出了一台应用于磁脉冲压缩系统的初级储能电容充电电源的设计实例,其电源的实验结果与理论计算结果相一致,负载电容在5~40μF之间变化时,系统可在100 Hz重复频率下稳定、可靠地长时间运行。根据最小应力公式进行谐振变换器和电容器充电电源的分析与设计可为设计者提供参考。     

一种新型的ZVS—PWM—MR Boost变换器

本文提出了一种基于PWM控制的ZVS Boost变换器．采用开关管的寄生电容作为谐振电容．通过多谐振在开关管开通前将其寄生电容放电，避免了开通时的电容放电造成的开通损耗。谐振前对谐振电感放电以避免谐振电流尖峰．并采用无源箝位限制谐振电压．使得该变换器具有与传统PWM硬开关变换器相同的电压、电流应力。     

SLR式软开关充电电源的设计

设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源,介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性,设计了控制电路,通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题,设计了电源模块交错并联的解决方法,仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机,实验结果表明...     

基于ZVS-PWM功率变换器的设计与制作

为了实现DC/DCPWM功率变换技术,克服DC/DCPWM功率变换技术通常采用调频稳压控制方式,使得软开关的调节有限,且其设计过程复杂,不利于输出滤波器的优化。采用在电路中增加小电感、小电容谐振原件,在开关过程中引入谐振变换,使功率器件在端电压或电流为零时进行开关动作,很好地解决了单纯谐振变换器调频控制的缺点。在分析了电路原理和各工作模态的基础上,利用ZVS-PWM谐振电路拓扑思想,通过仿真其结论正确可行,并设计并制作了输出功率为100W的DC/DC变换器。     

一种CC/CV平滑切换的宽输出电压充电电路

目前多种动力蓄电池凭借着能量密度高、续航里程长和可循环使用等优势,在新能源汽车领域得到了广泛应用。针对当前以谐振电路为基础构建复合变换器应用于蓄电池充电存在输出电压范围、模式间切换、效率等不同问题,提出了一种四开关Buck-Boost与电容钳位LLC级联复用式变换器作为充电电路。该电路增益曲线的容性区和感性区均可工作,宽调频范围的容性区具有恒流特性,感性区的最佳谐振点具有恒压特性,利于实现蓄电池恒流恒压充电控制。频率与占空比的解耦控制拓宽了变换器的输出电压范围,且负载阻抗连续变化下电压增益连续,利于实现蓄电池恒流恒压平滑切换及满足不同电池充电控制方案,宽增益下的宽调控范围可减少输出纹波。拥有桥臂间移相软开关、复用桥臂增强软开关能力和降低通态电流、变压器低磁链及最终移动于最佳谐振点工作等电路特性,利于实现电能高效传输。仿真与实验结果验证了充电电路全程满足ZVS、ZCS的恒流恒压控制及充电模式间平滑切换特性。     

串并联谐振DC-AC变换器原理分析、建模及仿真

针对串联谐振和并联谐振直流环节变换器存在的谐振峰值电压过高,谐振峰值电流过大的缺点,提出了串并联谐振直流环节变换器拓扑概念。新型软开关变换器的主要优点为：谐振峰值电压可以控制在输入直流电源电压Ｕｓ,谐振频率高,谐振电路开关元件少,控制简单,且各种ＰＷＭ调制策略均可适用。文中分析了该变换器的荼原理,建立了系统的数学模型,进行了多种工作条件下的计算机仿真与实验研究。仿真与实验结果证明了该新型变换器工作     

带有源浮充平台的新型电压调整模块

多相交错型同步整流降压式变换器广泛地应用于微处理器电压调整模块(voltage regulator module,VRM)设计中。针对基本Buck变换器在输入、输出电压相差悬殊时,占空比过小问题,提出了一种新型电压调整模块--带有源浮充平台Buck变换器。该文对新拓扑进行了稳态和动态分析,并对拓扑结构进行了探讨。与传统两相交错型同步整流Buck变换器实验结果对比表明,由于新拓扑在基本Buck变换器中加入了有源浮充平台单元,不仅具有大变比的电压转换能力和实现电感电流的交错并联,而且无需采取任何均流措施实现自动均衡各相电感电流,简化了控制电路。同时新拓扑具有开关应力小,效率高的特点。     

宽输出LLC谐振变换器的定频PWM控制策略

传统频率控制的LLC谐振变换器不适用于宽电压范围的应用场合,且存在较大的循环电流而难以实现高转换效率。为了解决这些问题,提出一种简单的定频PWM控制策略,谐振变换器的后桥臂通过固定的开关频率控制,开关频率等于谐振频率;前桥臂采用PWM控制,将谐振网络的输入电压转换成多电平电压,谐振变换器实现2倍的电压增益调节范围。在这种控制方式中,增益范围独立于负载和励磁电感,可以简化谐振参数设计,通过设计较大的励磁电感减小电路的传导损耗和开关关断损耗,提升转换效率。仿真结果表明：谐振变换器可以实现宽输出电压,该控制策略降低了循环电流和关断电流。最后,通过实验验证了所提控制策略的可行性。     

基于IPOS双LLC谐振变换器的恒压恒流充电研究

针对充电拓扑存在开关工作频率范围过宽的问题,提出了一种适用于蓄电池充电的IPOS双LLC谐振变换器,并针对其恒压恒流输出特性展开了研究。所提变换器包含两组LLC谐振腔,通过辅助开关管S的开闭改变其中一组谐振电容参数,从而实现变换器的恒压和恒流输出转换。恒压恒流模式下所提变换器均定频工作：在恒压模式(S闭合),两组谐振腔工作在LC串联谐振点处;在恒流模式(S断开),一组谐振腔工作在LLC谐振点处实现恒流输出而另一组仍恒压输出。所提变换器实现软开关的同时实现了原边开关管和副边整流二极管的复用,并详细介绍了其工作原理、电压电流增益、设计方法和控制方案。最后,通过实验和仿真验证了所提变换器的可行性。     

高压电容器充电电源的研究

为了研究电容器放电结束后的能量补充,推进电容器充电电源(CCPS)根据电容器输出电压的要求,对带电阻器的高压直流电源、谐振充电电源和高频变换器充电电源技术进行了讨论,并对其进行了验证和对比。带电阻器的高压直流电源电路简单,但是体积庞大,效率低下,适用于要求不高的场合;谐振充电电源对开关的耐压和电容容量要求很高,调整率很差;高频变换器采用电力电子和现代控制技术,使得充电电源运行起来更安全、可靠、易控,是目前采用的主要技术。另外,因三相谐振充电电源和并联模块充电电源是大功率充电电源的发展方向,故应根据需要选择充电方式和电路结构,以达到更高的性价比。     

Series resonant high‐voltage DC–DC converter with reduced component count

This paper proposes a novel zero‐current‐switching series resonant high‐voltage DC–DC converter with reduced component count. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (insulated‐gate bipolar transistors, IGBTs), two resonant capacitors, and only one high‐voltage transformer (HVT) with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. The leakage inductances of the transformer's primary windings together with the resonant capacitors form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with interleaved half switching cycle. The secondary winding of the HVT is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the secondary voltage. The converter operates in the discontinuous conduction mode (DCM) and its output voltage is regulated by pulse frequency modulation. Therefore, all the power switches turn on and off at the zero‐current switching condition. The main features of the proposed converter are its lower core loss, lower cost, and smaller size compared to previously proposed double series resonant high voltage DC–DC converters. The experimental results of a 130‐W prototype of the proposed converter are presented. The results confirm the excellent operation and performance of the converter. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

LLC resonant DC–DC converter with series‐connected primary windings of transformer

This paper proposes a zero‐voltage switching (ZVS) LLC resonant step up DC–DC converter with series‐connected primary windings of the transformer. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (MOSFETs), two resonant capacitors, two resonant inductors, and only one transformer with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. Resonant capacitors and inductors along with the primary windings of the transformer form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with an interleaved half switching cycle. The secondary winding of transformer is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the output voltage. The converter operates within a narrow frequency range below the resonance frequency to achieve ZVS, and its output power is regulated by pulse frequency modulation. The converter has lower conduction and switching losses and therefore higher efficiency. The experimental results of a 500‐W prototype of proposed converter are presented. The results confirm the good operation and performance of the converter. © 2014 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.