基于耦合电感的高增益高效率独立光伏逆变器设计

采用DC/DC/AC两级变换结构,设计了一款基于耦合电感的高增益高效率离网型独立光伏逆变器。先将蓄电池电压经过DC/DC变换器升压为360V高压直流,然后再用DC/AC逆变为220V/50Hz的交流电。前级DC/DC电路在传统非隔离型Boost变换器基础上进行了创新设计,引入了耦合电感倍压单元技术,通过设置耦合电感的匝比,使功率开关管在较小占空比下,可以获得高电压增益比,减小功率开关损耗。实验结果表明,所设计的逆变器变换效率较高,可输出高质量正弦交流电。     

基于ARM的移相全桥ZVZCS变换器设计

针对传统全桥移相式零电压零电流开关(ZVZCS)PWM DC/DC变换器在实现滞后桥臂开关管零电流开关(ZCS)过程中,存在着辅助谐振电路附加损耗较大,软开关实现方式复杂,功率开关管电压应力和电流应力高等缺点,介绍了一种通过输出耦合电感实现软开关的全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器。分析了该变换器实现软开关的原理,并采用LPC2214型ARM芯片作为控制器,设计了变换器数字控制系统。通过一台1kW,50kHz样机验证了这种软开关变换器相关理论的正确性。     

一种适用于SEPIC变换器的可拓展电压增益单元电路

因寄生参数的影响,基本DC/DC变换器的升压能力受到了限制.针对单端初级电感转换器(SEPIC)变换器提出了一种可拓展电压增益单元电路,通过在基本SEPIC变换器外围接入所提电压增益单元可有效提升变换器输入-输出电压增益,并降低开关器件的电压应力,该变换电路还具备基本SEPIC变换器输入电流连续、低纹波的优点.同时所提电压增益单元中不含有有源开关,使得基本SEPIC变换器的驱动及控制电路都相适应,无需变化.对所提变换器的工作原理和性能特点进行了详细的阐述,并构建了一台300 W的实验样机,对理论分析进行了验证.     

基于增强型氮化镓器件的两级DC/DC变换器设计

设计了一台以增强型氮化镓(eGaN)高电子迁移率晶体管(HEMT)为开关器件的450 W DC/DC模块电源。主功率电路采用同步整流Buck+软开关推挽的两级结构。针对eGaN HEMT应用中的驱动回路寄生电感的影响和驱动印制电路板(PCB)设计改善、开关管死区时间对软开关效果的影响和优化、eGaN HEMT主电路多层PCB布局等关键设计进行了介绍。最后,搭建八层板结构的样机,实测效率可达95%,证明了设计的合理性。     

一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器

新能源并网发电系统的应用使得零纹波高增益DC/DC变换器成为研究热点。在一种耦合电感型DC/DC变换器的基础上,引入无源零纹波电路,推导得到一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器。三绕组耦合电感实现了高增益的同时,还实现了零纹波功能。倍压电路的使用,使得变换器的电压增益进一步得到提高,还限制了二极管寄生电容与漏感谐振产生的电压尖峰。两个有源开关相互钳位,限制了开关管关断时刻的电压尖峰,还实现了零电压开通。变换器功率器件的电压应力均远低于输出电压,可选用低耐压器件来提高变换器效率。最后搭建一台250W、48V/380V的实验样机验证理论分析的正确性。     

MOSFET串联在高输入电压反激变流器中的研究

分析了一种利用两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)串联提高开关器件组整体耐压以满足高输入电压小功率DC/DC应用要求的电路。电路中主开关管由控制芯片直接驱动,次开关管由相应的辅助电路进行浮地驱动,辅助电路同时还能对串联开关管进行有效的分压。结合准谐振反激DC/DC变换器对开关器件及辅助电路的开通、关断机理进行了详细分析,并对开关管分压问题进行了重点讨论,提出降低开关管电压应力的方案。最后用一台350～800 V输入、75 W输出的样机验证了理论分析的正确性,也表明此电路具有可靠性好,成本低,适用的输入电压范围宽等优点。     

一种用于混合动力汽车的新型变换器

结合级联型变换器与推挽/全桥结构变换器的优点.提出了一种新型ZVZCS双向DC/DC变换器.通过引入耦合电感能量反馈辅助电路,实现了所有开关管的软开关.解决了变换器在大功率混合动力汽车系统中开关损耗大.开关管电压应力高等问题.最后进行Saber仿真并制作了一台样机,结果验证了分析的正确性.     

单开关MHz高增益Zeta变换器

传统DC/DC变换器受电路寄生参数的影响升压能力受到了限制,难以在宽输入宽输出的应用场合中使用。基于Zeta变换器,文中引入一种与之相匹配的"外衣"电路,提出一种单开关高增益Zeta变换器。所提"外衣"电路不含任何有源开关,不会改变原变换器的控制和驱动电路,同时"外衣"电路的引入还可以降低开关器件的电压应力。此外,在采用氮化镓MOSFET提高变换器开关频率的基础之上,应用PCB平面集成电感技术,所提变换器功率密度得到显著提高。文中详细分析所提变换器工作原理,参数特性及平面集成电感的设计过程,并搭建一个300W的实验样机验证理论分析的正确性。     

基于GaN器件的ZVZCS绕组箝位单管正激DCX

提出一种应用于低功率场合、结构简单的电流源输入型初级箝位高频谐振单管正激DC/DC变换器。功率开关管可同时实现准零电压开通(QZVS)与准零电流关断(QZCS)。相较传统单管正激功率变换器,该开关管关断电流很小,关断损耗几乎可忽略。并且,由于开关管开通前电压能降到谷底,开通损耗大幅下降。针对典型空间卫星直流供电系统的电压等级设计了验证样机。在开关频率950 kHz,输入电压在70~110 V的工作条件下对其工作效率进行了测量,其最高效率为92.72%,功率密度为278 W/in~3。     

光伏发电系统高增益DC/DC变换器的研究

介绍了多种应用于光伏发电系统的前级DC/DC电路拓扑的优缺点,总结了DC/DC变换器应用于光伏发电系统中出现的新技术。提出了4种软开关高性能、高增益DC/DC非隔离及隔离型变换器的基本思想,以实现所有功率开关管的软开关。     

等离子切割电流源平波电感直接储能控制研究

目前对于大功率等离子切割机。首选输出并联的Buck DC/DC变换器作为等离子切割电源,它具有电流精度高、稳定度好的特点。设计了一种独立直流电压供电、输出并联的两组Buek DC/DC直流电流源,每组DC/DC变换器连接成两级交错结构。给出了两级DC/DC变换器之间自动均流的移相驱动方式和平波电感直接储能闭环控制策略,并进行了基于Matlab/Simulink仿真分析和实验验证,实验装置的输入功率45 kW,支持输出直流电流260 A和输出电压150 V。结果表明,这种功率电路和控制策略使得电源系统响应加快,静态误差减少,有利于降低功率器件的开关损耗和分摊输出功率,提升输出功率等级,以此提高开关频率,从而降低平波电感尺寸,改善输出电流精度和提升稳定度。     

新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器

提出了一种新型零电流转换(ZCT)移相全桥DC/DC变换器拓扑。该变换器通过在原边增加一个由电容和电感构成的有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,可实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),消除IGBT拖尾电流引起的开关损耗,同时减小了二极管的反向恢复损耗。辅助电路结构不会增加开关管的导通损耗,还能一定程度上克服传统零电压开关(ZVS)全桥变换器原边环流损耗大和占空比丢失严重的缺点。详细分析了该新型全桥变换器的工作原理以及实现零电流开关的条件,给出了主电路拓扑结构及相关参数选取,根据所选取参数对主电路进行仿真研究,给出了主要仿真波形,结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

多单元开关电感/开关电容有源网络变换器

高增益DC/DC变换器被广泛的应用于绿色能源发电、不间断电源(uninterrupted power supply,UPS)等工业场合。讨论常见高增益电路中开关电感、开关电容单元各自的优缺点,对有源网络升压变换器及传统Boost电路进行一系列性能对比,并在这些基础上衍生出多单元开关电感/开关电容有源网络升压变换器。该变换器结合了开关电感、开关电容单元以及有源网络结构各自的优点,与现有的高增益变换器相比,此变换器升压能力更高,功率器件电压/电流应力更小。在理论研究的基础上,实验结果验证了多单元开关电感/开关电容有源网络升压变换器的优点。     

隔离型三绕组耦合电感交错式DC/DC变换器

讨论了四种隔离型交错式DC/DC变换器结构的特点,并在交错式Flyback变换器的基础上,引入三绕组耦合电感概念,实现了Flyback型变换器到Boost型或Buck型变换器的转换.然后,在三绕组耦合电感演绎出的一次侧并联/二次侧串联Flyback-Boost变换器上,采用有源钳位软开关电路,不仅实现了主开关管和辅助开关管的零电压软开关特性,而且只需要一组钳位软开关电路就无损地吸收了两相交错电路的漏感能量、抑制了主开关管的关断电压尖峰.三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,有效地抑制了二极管的反向恢复电流.最后,设计了一台40V输入、760V输出1kW的三绕组耦合电感实现的一次侧并联/二次侧串联交错式有源钳位软开关Flyback-Boost变换器的试验样机.实验结果验证了理论分析的正确性.     

液晶显示器DC/DC变换器电路分析与维修(下)

2.LGL1780Q液晶显示器DC/DC变换器电路分析LCLl780Q液晶显示器DC/DC变换器电路如图2所示。(1)5V电压产生电路5V电压产生电路以U801(MPl583DN)为核心构成。MPl583DN是输出电流为3A的开关型DC/DC变     

零电流Buck/Boost双向DC/DC变换器的研究

针对中大功率双向DC/DC变换器软开关难以实现的问题,基于耦合电感(变压器)设计了一种无源低损软开关方案.实现了开关管的零电流开通并回馈缓冲能量.详细分析了变换器的工作原理并设计了主要元件参数,据此推导出主要开关器件的开通损耗估算表达式.实验表明,零电流开通效果良好,缓冲电感能量回收效果明显,60kW变换器装置在较宽的功率范围内效率达90%以上.     

基于GaN器件大功率双向DC/DC变换器的设计与仿真

介绍了一种新的高功率双向隔离式DC/DC变换器作为高功率转换系统的主要电路.DC/DC变换器使用基于氮化镓(GaN)的功率开关器件.对10 kW GaN大功率DC/DC变换器的拓扑结构进行了优化、参数化和分析,并通过仿真和实验验证了其有效性.它由使用新型的GaN晶体管组成的两个单相全桥电路、两个输入/输出电感和一个高频...     

一种高效率单级PFC变换器的LED照明驱动电路

提出一种基于Buck-Boost变换器与Flyback变换器有机结合的单级LED驱动电路,通过增加隔离变压器漏感电流流通通路,将漏感能量回馈到输入端,提高了变换器的工作效率,同时消除了开关管电压尖峰,无需RCD吸收电路,改善了电路的EMI(electromagnetic interference)。详细分析了该单级PFC变换器的工作原理,给出了变换器关键参数的设计依据。此外,当Buck-Boost和Flyback同时工作在电感电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)时,中间储能电容电压不随负载变化而变化,避免了开关器件因电压飙升而损坏开关管的现象。最后,搭建了交流85~265 V输入、50 V/160 m A输出的原理样机,通过实验验证了分析的正确性。     

一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器

针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16～40 V、输出电压26～107 V和输出功率7～114 W的原型验证了其性能。     

移相全桥零电压开关PWM电路的技术研究

针对普通的DC/DC全桥变换器电路,四个主开关管工作在硬开关工作状态,导致开关管开关损耗大和变换器效率低等缺点,研究了移相全桥DC/DC零电压开关PWM电路通过在主电路中增加谐振电感、谐振电容以及二极管,实现四个开关管的零电压开通.相比于普通的DC/DC全桥变换电路,移相全桥DC/DC零电压开关PWM电路使主电路中的四个开关管都处在软开关状态,减少开关损耗和提高系统的效率,同时消除了由于开关温升上升引起的干扰,确保了整个系统的可靠性.最后通过仿真试验验证理论分析的可行性.