一种多端口直流变换器的系统生成方法——采用单极性脉冲电源单元

多端口直流变换器(multi-port DC/DC converters,MPC)可应用于新能源供电系统与电动汽车供电系统,它将系统中原有的多个单向和双向直流变换器在电路结构上实现合并,具有结构简单、成本低、控制灵活等优点。对现有的MPC进行分类,指出每种类型变换器的特点。从基本的双向直流变换器中提取出双向单极性脉冲电源单元,提出采用脉冲电源单元和缓冲单元组合的方法构建MPC,给出脉冲电源单元组合规则及其与缓冲单元的级联规则,总结归纳出5种不同类型多端口变换器的生成规则,进而推导出一系列MPC拓扑。     

多能源联合供电系统电路结构与能量管理策略

单一能源供电系统通常存在电力供应不稳定、不连续、随气候条件变化等缺点,为提高供电系统的稳定性和灵活性,需采用多种新能源联合供电系统。在论述了两级多输入直流变换器型多能源联合供电系统的基础上,提出了一个改进型两级多绕组同时供电直流变换器型和一类准单级多输入直流变换器型多能源联合供电系统,并给出了两类系统的电路结构、拓扑实例、能量管理策略和设计实例,对多新能源联合供电系统的研究和应用具有参考意义。     

双输入直流变换器的建模与闭环系统设计

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。采用MIC构成的新能源联合供电系统是一个典型的多输入-多输出耦合系统,因此,闭环系统的设计非常复杂。本文将以双输入Buck变换器为例,进行系统建模以及闭环调节器的设计,使得该系统稳态和动态性能指标达到要求。最后通过一个400W的实验样机验证该设计方法的有效性。此设计方法也可以应用于其他的双输入直流变换器构成的新能源联合供电系统中。     

双输入直流变换器的建模与闭环系统设计

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter, MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。采用MIC构成的新能源联合供电系统是一个典型的多输入-多输出耦合系统,因此,闭环系统的设计非常复杂,本文将以双输入Buck变换器为例,进行系统建模以及闭环调节器的设计,使得该系统稳态和动态性能达到要求。最后通过一个400W的实验样机验证该设计方法的有效性。此设计方法也可以应用于其它的双输入直流变换器构成的新能源联合供电系统中     

一种新型共直流母线串联型多端口变换器

当前多端口变换器(MPC)已广泛应用于直流电力系统中发、输、配、用的各个环节.共直流母线型MPC通过将多个两端口变换器连接到一条公共直流母线上构成,该类MPC具有模块化、易拓展、组合灵活等优势.此处使用三端口变换器(TPC)代替传统的两端口变换器作为共直流母线串联型MPC的基本模块,将所有变换器新增的双向端口接入一条额外的直流母线,并提出了模块化的均压控制方法,实现模块间的功率交换,以解决模块间输出功率和电压不平衡的问题.仿真和实验结果验证了拓扑及控制方法的有效性和可行性.     

反激式三端口无电解电容LED驱动电路拓扑

为了消除LED驱动电源电解电容对其寿命的影响,研究无电解电容LED驱动电源技术具有重要意义。基于LED驱动电路输入功率pin、输出功率po和储能电容三个能量端口之间的功率流特性,讨论了三端口变换器(three-port converter,TPC)无电解电容LED驱动电路拓扑的构造原理。以此提出了基于反激(Flyback)变换器的组合型TPC拓扑族,通过集成组合型拓扑中并联子电路结构的方式得到集成TPC拓扑,并给出了适用所提TPC拓扑的主电路控制策略和简单易实现的控制电路方案。最后,搭建13.5W实验样机,验证了所提TPC无电解电容LED驱动电路的正确性和可行性。     

基于DSP的双输入Buck变换器的研究

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。针对太阳能与市电联合供电系统,采用双输入Buck变换器,这是一种最简单的多输入直流变换器。在此系统中太阳电池应工作在最大功率跟踪状态,剩余的能量由市电进行补充。采用DSP代替现有的模拟电路来实现系统的控制和能量管理,可以简化电路,提高系统灵活性。DSP主要功能为实现各种工作模式下开关管的控制和工作模式之间的切换控制。最后设计制作了一台500 W的样机,实验结果验证了本系统的有效性。     

非隔离型高增益DC/DC变换器综述北大核心

在光伏发电、燃料电池发电等新能源发电系统中通常采用高增益DC-DC变换器拓扑电路结构,近年来国内外专家学者从不同角度分别提出了不同的拓扑电路及其控制策略。对非隔离型拓扑电路研究现状,从变换器基本的构成原理出发,将非隔离型高增益变换器分成了二端口级联型、三电平型、带开关电容型、三端口交错并联型与耦合电感型五大类型,并分别从拓扑架构与变换器电压增益及开关应力等性能方面进行了详细的对比介绍,对五类非隔离型变换器进行了全面的综述,对比了各自的优缺点,对新能源发电系统中的拓扑电路结构将起到一定的指导作用。     

基于三端口双向DC/DC变换器的高增益组合式交直流变换器

储能系统是保证新能源供电系统、微网及大电网安全、稳定、可靠运行的关键。为了应对储能电池电压低对双向交直流变换器电压增益和效率等带来的挑战,提出了一种基于高增益比三端口双向DC/DC变换器的组合式双向交直流变换器。基于交流侧电压周期性波动的特点,利用三端口双向DC/DC变换器同时提供高压母线端口和低压母线端口,使得部分功率仅需经过低电压增益直流变换环节处理,为高增益高效率双向交直流变换提供了有利条件。详细分析了双向组合式交直流变换器的系统架构和工作原理,给出了前后级变换器的调制和控制策略,并分析了组合式交直流变换器的功率传输特性。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性和所提方法的有效性。     

非隔离型高增益DC/DC变换器综述

在光伏发电、燃料电池发电等新能源发电系统中通常采用高增益DC-DC变换器拓扑电路结构,近年来国内外专家学者从不同角度分别提出了不同的拓扑电路及其控制策略。对非隔离型拓扑电路研究现状,从变换器基本的构成原理出发,将非隔离型高增益变换器分成了二端口级联型、三电平型、带开关电容型、三端口交错并联型与耦合电感型五大类型,并分别从拓扑架构与变换器电压增益及开关应力等性能方面进行了详细的对比介绍,对五类非隔离型变换器进行了全面的综述,对比了各自的优缺点,对新能源发电系统中的拓扑电路结构将起到一定的指导作用。     

零电压开关不对称半桥DC／DC变换器

近年来，软开关技术得到广泛的发展与应用，出现不少高效率的电路拓扑，其中不对称半桥就是典型的适用于中低功率的直流变换电路。它充分利用电路本身的分布特性，利用变压器漏感和开关寄生电容的谐振来实现零电压开关，减少了开关的导通损耗。介绍了一种在变压器原边带箝位电路的不对称半桥零电压开关电路。该箝位电路能明显减少输出二板管的反向恢复效应，提高变换器的效率。并对该软开关电路的工作原理和实现方法做了详细的分析，通过一台300W，100kHz的实验样机，证实了该方法的有效性。     

副边调整式三端口半桥DC-DC变换器

在包含储能环节的独立新能源发电系统中,采用三端口变换器代替多个独立的变换器具有效率高、功率密度高、可靠性高和体积成本低等优点。分析三个端口之间的功率关系,发现了半桥变换器的原边电路寄生双向Buck/Boost拓扑,据此提出基于半桥式拓扑的隔离式三端口变换器拓扑生成思想;给出副边调整式和原边调整式两类三端口半桥变换器拓扑。以其中的副边调整式三端口半桥变换器拓扑为例,分析变换器的工作原理并进行实验验证,实验结果验证了所提出拓扑和理论分析的正确性。     

一种新颖的数控双向DC/DC变换器拓扑

提出了一种应用于低功率场合的双向DC/DC变换器。该变换器采用初、次级隔离的形式,其初级为隔离型Boost电路,次级采用半桥倍压电路。变换器的输出端为直流母线,能量反向流动给蓄电池充电。当直流母线故障时,蓄电池通过升压来维持母线电压。实验结果表明,在相同功率器件的条件下,该变换器可以实现能量的双向流动,适用于蓄电池等功率变换系统。     

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...     

一种新型正激式三电平逆变器

本文提出以正激变换器为基础的正激式三电平逆变器。该变换器电路结构由依次连接的输入高压直电源、三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器、输出滤波器以及输出交流负载构成,具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换（DC／HFAC／LFAC）、双向功率流、输出滤波器前端获得三电平低频电压波、负载适应能力强、适用于大功率变换场合等特点,能够将一种不稳定的高压直流电变换成稳定的正弦交流电压。和传统的正激式两电平逆变器进行比较,可以得出该逆变器能减小输出滤波电感、并能降低变换器主功率开关管电压应力的结论。同时,分析了该逆变器的工作原理,设计了控制策略,并通过仿真论证了该逆变器电压应力小、输出电压质量高等特点。     

Pulse current regenerative resonant snubber‐assisted two‐switch flyback‐type ZVS PWM DC‐DC converter

In this paper, a two‐switch high‐frequency flyback transformer‐type zero voltage soft‐switching PWM DC‐DC converter using IGBTs is proposed. Effective applications for this power converter can be found in auxiliary power supplies of rolling stock transportation and electric vehicles. This power converter is basically composed of two active power switches and a flyback high‐frequency transformer. In addition to these, two passive lossless snubbers with power regeneration loops for energy recovery, consisting of a three‐winding auxiliary high‐frequency transformer, auxiliary capacitors and diodes are introduced to achieve zero voltage soft switching from light to full load conditions. Furthermore, this power converter has some advantages such as low cost circuit configuration, simple control scheme, and high efficiency. Its operating principle is described and to determine circuit parameters, some practical design considerations are discussed. The effectiveness of the proposed power converter is evaluated and compared with the hard switching PWM DC‐DC converter from an experimental point of view, and the comparative electromagnetic conduction and radiation noise characteristics of both DC‐DC power converter circuits are also depicted. © 2005 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 152(3): 74–81, 2005; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20081     

一种高性能车载直流电源设计

针对某特种车辆高功率密度、高可靠性、低输出纹波及高动态特性的要求,提出一种采用主从均流控制的并-并型推挽组合变换器.该组合变换器由两路推挽变换器交错并联组成,基于电流峰值控制的主从均流不仅解决了输出均流问题,而且有效抑制了推挽电路中变压器偏磁问题,极大地减小了滤波电容体积.实验表明,该电源具有低输出电压纹波和较快的动态...     

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。     

新型自耦感应谐波屏蔽电力变压器的通用模型及谐波模型

针对大功率电力电子变流系统的谐波抑制与无功补偿要求,提出了一类新颖的自耦感应谐波屏蔽变压器及相关的感应滤波技术.分析了由变压器绕组及配套调谐装置所构成的谐波模型,并建立了相应的谐波等效电路模型.在此基础上,通过详细的理论推导阐释了变压器感应滤波技术的工作机理,得出了将谐波屏蔽于变压器二次侧绕组所需要满足的变压器阻抗条件...     

一种新型双向DC/DC变换器的研究

针对电动车辆的车载电源设计了一种新型双向DC/DC变换器,降压采用移相全桥式ZVS-PWM功率变换,升压采用一种基于同步整流技术的DC/DCBoost功率变换。针对升压电路容易产生偏磁的问题,在线路设计过程中采用在变压器次级(高压侧)加隔直电容和采用电流控制方式来解决升压电路的偏磁问题。在此基础上研制出一台实验样机,测得的实验波形验证了该拓扑结构的可行性。