适用于大功率DC/DC的新型无源无损缓冲电路

无源软开关技术因其控制简单且易于实现,得到了广泛工程应用。但无源无损缓冲电路应用于大功率场合时,流过缓冲电路二极管和电感的电流较大,造成器件体积大和散热困难等问题。为了解决上述难题,提出一种适用于大功率场合的新型无源无损缓冲电路的拓扑结构以及该缓冲电路谐振元件参数的设计方法。通过使谐振回路尽量避免参与主电路续流过程,降低流过二极管与缓冲电感的电流。采用该拓扑设计的缓冲电路,在能够实现开关管零电流开通、零电压关断的前提下,具有更小的体积和发热量,提升了效率。通过设计一台15 kW的Buck变换器样机,验证了这种缓冲电路理论分析和设计的正确性。     

耦合电感式无源无损缓冲电路的优化设计

耦合电感式无源无损缓冲电路利用耦合电感的漏感与缓冲电容,在功率管开关过程中进行谐振,实现功率管的零电流开通和零电压关断。为了尽量减小开关损耗,并保证可实现软开关的较宽占空比范围,根据功率管的损耗模型并结合缓冲电路实现软开关的条件,提出一种基于该缓冲电路谐振元件参数的优化设计方法。采用该方法设计的耦合电感式无源无损缓冲电路不受最小电压应力无源无损缓冲电路中谐振元件参数的限制,拓宽了软开关的占空比范围,提高了效率。通过一台240W的带有该缓冲电路的Buck变换器原理样机,验证了理论分析和设计的正确性。     

一种新颖的耦合电感MVS无源无损缓冲电路

研究了一种适用于大功率Buck变换器的带耦合电感的最小电压应力(Minimun Voltage Stress,简称MVS)无源无损ZCS开通缓冲电路,它利用耦合电感的漏感与谐振电容在功率管开关过程中进行谐振,实现软开关。分析了变换器的工作模态,给出了软开关环节中耦合电感和谐振电容的参数设计方法,并搭建了150 W实验样机。实验结果表明,该结构实现了功率开关管ZCS开通和近似ZVS关断,抑制了功率二极管的反向恢复过程,减小了开关损耗,提高了变换器的效率。     

新型无源无损软开关boost变换器研究

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。该文分析和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关boost变换器。其无源无损软开关电路仪由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路的各种工作模态进行了详细分析,并给出了软开关环节中的参数设计方法：250W的样机实验表明,该变换器实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。具有较为广阔的应用前景。     

一种软开关Buck电路的分析与设计

详细分析了一种适用于中大功率场合的耦合电感式无源无损缓冲电路的工作过程。该缓冲电路利用耦合电感的漏感与缓冲电容,在功率管开关过程中进行谐振,实现功率管零电流开通和零电压关断。给出了电路中谐振器件的详细设计方法。并据此设计了一台原理样机。最后给出了仿真和实验波形,结果表明该缓冲电路可在很宽的占空比范围内实现软开关,满载效率可达97.6%。     

一种最小应力的无源无损软开关方案

无源软开关技术控制和实现简单,工程应用广泛。文中提出一种适用于基本PWM DC/DC变换器的最小电压、电流应力无源无损软开关单元。实现开关管零电流开通、零电压关断,二极管软开关。开关管电压应力没有增大,增加的谐振电感有效抑制其电流峰值。同时,无源软开关单元钳位了二极管电压。在不增大原功率电路半导体器件的电压、电流应力条件下,实现软开关。文中以buck变换器为例,详细分析所提无源软开关方案的工作原理,给出无源网络参数设计过程,通过计算机仿真,并设计一台100 k Hz,200 V/5 A的buck样机。与硬开关进行效率对比,在20%到额定负载范围内,软开关方案的效率均优于硬开关。     

一种新型无源无损软开关UPS充电拓扑研究

结合不间断电源(UPS)充电拓扑对称式结构与无源无损软开关技术的优点,提出了一种新型无源无损软开关充电拓扑。缓冲电路通过电感、电容、二极管等无源器件将开关瞬态的能量在一个开关周期转移到负载端或供电端。分析了电路的工作模态,给出了缓冲电路中电感、电容的参数设计方法。为验证该设计,搭建了一台6kWUPS充电样机。试验结果表明该拓扑较硬开关拓扑效率明显提高,主功率管较好地实现了零电流开通与零电压关断。     

一种最小电压应力的无源无损软开关技术

电力电子变换器开关频率的提高,减小了变换器的体积,提高了功率密度,但同时也增加了变换器的损耗。软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。本文探讨和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关拓扑结构。该结构由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在一个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路进行了工作模态分析,给出了软开关环节中电感和电容的参数设计方法,并搭建了一个功率为250W 的实验样机,对理论分析进行了验证。实验结果表明,该结构实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。     

一种无源无损缓冲电路的工程设计方法

介绍了一种具有较强工程实用价值的无源无损缓冲电路的工作过程,它利用辅助电感和辅助电容在主功率管开关过程中进行谐振,为开关管提供零电流开通(ZCON)和零电压关断(ZVOFF)条件,实现了软开关。详细讨论了这种缓冲电路的工程设计问题,提出一种基于缓冲电路损耗最小的优化设计方法。搭建了一台400V输入、110V/10A输出、开关频率为100kHz的带有该无源无损缓冲电路的Buck变流器样机,以验证无源无损缓冲电路的设计,并给出了实验波形和效率曲线。实验结果表明,缓冲电路有效地降低了开关管的电流和电压应力,抑制了主二极管反向恢复过程,变流器效率提高了约2%。实验中测得变流器的最高效率为95.2%。     

X线管驱动用高频串联谐振形直流高压发生装置及其性能评价

提出了一种串联谐振零电流软开关高频逆变器,逆变 器中含有无损缓冲辅助电感和二极管一电容梯形多倍压电 路,该逆变器能有效作为高压DCX射线电源发生器.该 直流高压发生器运用IGBT功率模块和脉冲频率调制技术, 在谐振电流断续和连续过渡模式下均能实现零电流换流的 软开关功能.由高频变压器结合多倍压回路所构成的谐振 功率变换器,应用新颖的选择变化双模态PFM控制方式 来提高其输出电压的瞬态响应,而且通过两个无损缓冲辅 助电感,在大范围给定的负载参数下能完全获得稳定的零 电流软开关换流,仿真和实验结果证明了这种应用有选择 变化的双模态PFM控制方式的简单、低成本的高压X射 线DC-DC功率变换器的有效性,详细说明了该功率变换 器输出管电压具有偏低的上升时间和无超调瞬态响应特性.     

无源软开关变换器的最简拓扑技术

提出一种称为软缓冲的有最简拓扑的无源无损软开关技术，这是用两个无源无损元件取代传统有损Lr+RDC缓冲器中大功率电阻的新技术。分析了其电路拓扑与工作原理并导出能构成最简拓扑的充要条件。这是一种用自举电压方式提高电容器电势，实现无环流下的电容器电能的一次复位馈能的新方法。对此电路进行的仿真研究与实验测试结果都表明该技术对非隔离型变换器有应用价值。     

一种具有最简拓扑的无源软开关新技术

导出了无源软开关电路的最简拓扑条件 ,由此提出一种新型的具有最简拓扑的无源无损软开关技术 ;这是在传统的L +RDC缓冲电路基础上 ,去掉电阻 ,利用附加在变换器中的电感器上的一个耦合绕组 ,以感应电势自举提高吸收暂态能的电容器电势 ,实现无环流下的电容器电能的谐振馈能复位。对该电路进行的理论分析、计算机仿真与实验测试结果都表明该技术可行     

一种新型的CCM PFC软开关技术研究

为降低电源设备对电网的谐波污染,功率因数校正技术已被广泛应用于电力电子设备中,且绝大多数PFC采用Boost电路。在中等及以上功率等级时PFC常采用电流连续模式,而功率二极管由于存在反向恢复特性,开关管的开通损耗被大大增加,电磁干扰加重。本文提出了一种新的无源无损缓冲电路,其能够抑制二极管的反向恢复特性,减小开关管的开通损耗。新电路的加入未引入开关管额外的电压应力,电路结构简单,软开关实现范围大,500 W实验样机验证了PFC效率能被大大提高。     

无源无损缓冲型软开关技术的研究

提出一种新型的无源无损缓冲型软开关技术，这是在变换器中的电感器上附加一个耦合绕组，以感应电势自举提高吸收暂态能的电容器电势，直接实现无环流下谐振馈能复位。对此应用电路进行的理论分析、计算机仿真与实验测试结果都表明该技术有优越性。     

一种低损无源软开关新技术

提出一种能适用于任何隔离型DC/DC变换器的无源软开关新技术。它是将一个称为电荷泵馈能缓冲(CPRS)的网络加在硬开关隔离型DC/DC变换器上实现无源软开关的。在通常的复合缓冲电路基础上,附加一个二极管VDs、一个并联放电馈能电路(Rd//Cs)和一个附加在高频变压器上的耦合绕组Na构成CPRS网络。利用变压器电压自举技术,使缓冲电容Cr向较高输入电压源馈送电能而完成能量直接复位。Rd//Cs除了能传递电能外,还能防止发生电流环流以及吸收关断暂态能量的功能。CPRS电路的功率损耗仅为通常有损缓冲器的功率损耗的23%,即可达到接近有源软开关的效果。对电路的理论分析、计算机仿真研究与实验测试结果均表明,该技术可能有应用价值。     

一款采用无源无损缓冲电路的新颖充电器

传统R.C.D吸收电路或称缓冲电路,利用电阻R吸收多余电能并转变成热量散发,降低了电路效率,增加了电子装置散热负担,不能适合许多要求高的场合。若能将此种损耗减少甚至消除,则将极大地改善整个装置的工作状况,提高可靠性。利用无源器件L.C和二极管D构成的无源无损缓冲器,没有电阻R,而且能将多余的能量反馈回电源,提高了电路的效率,增加了装置的可靠性。介绍了采用该种技术的单端反激式充电器的使用效果良好。实践证明,无源无损缓冲电路,较之传统的R.C.D缓冲电路,由于没有电阻R,发热少,效率高,工作可靠,比较适合一些高要求的场合。     

非最小电压应力无源无损缓冲电路的研究

研究了适用于PWM变换器的非最小电压应力(Non Minimum Voltage Stress,简称NMVS)无源无损缓冲电路.它与有源软开关相比具有结构简单,控制方便的优点.与最小电压应力(Minimum Voltage Stress,简称MVS)的无源无损缓冲电路相比,NMVS无源无损缓冲电路更具有电流应力小,软开关范围更广,效率高等突出优点.     

Soft‐Switching Interleaved PFC Converter with Lossless Snubber

This paper describes a soft‐switching interleaved power factor correction (PFC) converter with a lossless snubber. AC–DC converters require a unity input power factor characteristic with highly efficient operation to prevent the inflow of harmonic current to the power source. The proposed PFC converter improves the input current ripple with interleave control. The converter realizes a high efficiency by the soft‐switching operation of all switching devices without a large auxiliary resonant circuit. This paper introduces the soft‐switching operation of the converter. In order to confirm the validity of the proposed converter, experiments with a prototype of the PFC converter have been performed. The experimental results indicate that the proposed converter can realize the soft‐switching operation of all switching devices, a reduction in the input current ripple, a unity power factor of 98% or more, a sinusoidal input current, and constant output voltage control. The efficiency of the proposed PFC converter with a lossless snubber is higher than that without the lossless snubber. The results presented in this paper confirm the validity of the proposed converter.     

基于多电平逆变器的高频感应加热电源若干问题的研究

由于功率金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)电压容量等级较低,为实现高频感应加热电源的大功率输出,对基于多电平变换技术的串联谐振电压源逆变电路在感应加热电源中的应用问题进行了研究.给出了一种带无源无损吸收电路的多电平逆变拓扑结构以及吸收电路的参数设计方法,实现了逆变电路中二极管反向恢复现象的抑制及功率器件开关条件的改善;通过对逆变电路死区工作过程的分析,确定了逆变电路的信号触发方式,解决了负载电压二次换向及电压波形的调整问题.通过工作频率为500kHz的感应加热电源的仿真和实验结果,验证了研究工作的可行性及正确性.     

一种新颖的多电平逆变器无源无损吸收电路

重点研究了多电平逆变器无源软开关技术,即无源无损吸收技术,提出了一种多电平变换器无源无损吸收基本单元,针对其不足,进行适当的改进,获得了一种低电压应力的多电平无源无损吸收单元,文中详细地讨论了其工作过程和设计要点。该吸收单元理论上可以应用到三相系统和任意n电平。最后建立了一台二极管箝位型三相三电平无源软开关逆变器,进行了仿真和实验研究。结果表明,所提出的多电平无源无损吸收电路,不仅能使多电平逆变器以低电压应力实现功率器件的软开关,而且电路拓扑和控制简单,具有工程实用性。