一种采用倍流整流电路的ZVS-ZCS三电平DC/DC变换器的研究

三电平DC/DC变换器多采用移相ZVS控制,而常规的移相ZVS控制的变换器,滞后臂较难实现ZVS,同时换流时的环流也会降低变换器的效率.另外,传统的输出全波整流设计,其大电流增加了输出滤波电感和变压器的体积以及整流管上的电压应力,这不利于用在低压大电流输出场合.为此,本文采用倍流整流电路的ZVS-ZCS三电平DC/DC变换器,提出把实现滞后臂ZCS的谐振电容设计在副边的倍流整流电路中,有效地克服了环流的影响和降低整流管的电压应力,同时相应地减小了流过变压器副边和输出滤波电感的电流.理论分析和实验验证了方案的正确性.     

一种基于UC3879的新型软开关DC/DC移相全桥变换器

传统的零电压零电流开关（ZVZCS）PWMDC/DC变换器存在滞后桥臂ZVS范围小、控制复杂、环流损耗大等问题.针对这些问题,介绍了一种新型的DC/DCPWM变换器,通过在滞后桥臂上并联一个辅助网络,来实现在较宽的负载范围内滞后桥臂零电压开通,重载下零电流开通。利用UC3879来实现瞬时值移相控制方式,给出了外围连接电路,并对相关参数进行了计算。用该方法设计了一台300WDC/DC电源模块,实验表明,可以在较宽的负载范围内实现滞后桥臂的零电压开通,重载下实现零电流开通,重载效率可以达到93%以上。     

新型ZVS全桥DC/DC变换器

针对移相全桥软开关变换器存在的滞后臂难以实现零电压开关(ZVS)和占空比丢失的问题,提出了一种新型的全桥移相零电压变换器拓扑,采用3个等效的高频变压器替代传统的高频变压器,将阻断电容分成2个等效电容串联在桥臂中点之间,增加1个辅助电感实现滞后臂的ZVS。论述了所提出变换器的电路结构、工作原理和关键参数的设计。根据新的拓扑,设计了一台9kW的实验样机,实验结果证明了该电路拓扑能在宽的负载或输出范围内实现软开关。     

ZVZCS PWM DC／DC全桥变换器的简述和发展

随着DC/DC变换器对功率密度提出了更高的要求,IGBT代替MOSFET成为主要的功率开关器件,ZVS DC/DC全桥变换器的缺点日益显现出来。ZVZCS DC/DC全桥变换器减轻了ZVS变换器固有的环流问题,解决了IGBT电流拖尾问题,成为目前研究的热点问题。重点简述了该类变换器的形成,原理以及发展,并介绍了几种常见的拓扑,分析了它们的优缺点。     

脉宽调制DC／DC全桥变换器软开关技术的研究

采用软开关技术可以有效克服功率变换器的开关损耗。介绍了软开关脉宽调制DC／DC全桥变换器的实现原理,给出了多种零电压开关（ZVS）和零电压零电流开关（ZVZCS）变换器的电路拓扑,分析了它们的性能特点和结构优缺点,指出了零电压零电流开关脉宽调制DC／DC全桥变换器在中、大功率场合会有很好的应用前景。     

改进型具有电压钳位的全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器

提出了一种改进型的具有有源钳位的全桥零电压零电流开关PWM DC/DC变换器.该变换器可以较好地实现超前桥臂开关管的零电压开关,以及滞后桥臂开关管的零电流开关.相对于传统的全桥零电压零电流DC/DC变换器,这种具有有源电压钳位的变换器可以减小由于谐振电路引起的变压器二次侧的振荡问题.它具有辅助电路简单、开关损耗低、导通损耗低和实现能量缓冲吸收等优点.详细分析了变换器的工作原理和特点,并通过一台1kW,100kHz的样机进行了验证.     

ZVS DC/DC全桥变换器的研究

移相全桥零电压开关变换器(FB ZVS PWM DC／DC)是目前中大功率开关电源的主流。分析了FB ZVS PWM DC／DC的一些常见问题，主要是滞后桥臂在轻载时实现ZVS很困难。提出一种新的电路拓扑，变压器次级采用开关管，能够使滞后桥臂和超前桥臂具有相同的转换速度。试制成功了一台2kW样机，给出实验结果。     

基于UC3875控制的移相全桥PWMDC—DC变换器

针对传统的全桥移相式零电压零电流开关（FB—PS—ZVZCS）PWMDC—DC变换器在实现滞后桥臂开关管零电流开关（ZCS）的过程中,存在着辅助谐振电路附加损耗较大、软开关实现方式复杂以及功率开关管电压和电流应力高等缺点,提出了一种通过辅助无源钳位网络来实现软开关的全桥ZVZCSPWMDC—DC变换器。采用UC3875作为控制芯片,设计了变换器控制系统。通过一台1kW,25kHz的样机验证了这种软开关变换器相关理论的正确性。     

基于零电压零电流软开关技术的5kWDC/DC变换器设计

针对现有的零电压软开关DC/DC变换器存在环流损耗大、占空比丢失严重、软开关范围窄和高频二极管寄生振荡严重等问题。设计了一种采用有限双极性PWM控制的零电压零电流软开关变换器,可在宽输入和宽负载范围内实现超前管零电流开通、零电压关断,滞后管零电流开关。采用RCD缓冲电路,有效抑制了高频整流二极管寄生振荡。相对于传统的零电压软开关变换器,具有环流损耗低、占空比丢失少和软开关范围宽等优点。     

一种基于UC3879控制的全桥软开关DC/DC变换器

传统电力操作开关电源采用晶闸管直流电源,存在体积大、重量重、可靠性差等主要缺点,为解决这些问题,本文介绍了一种全桥零电压零电流开关(ZVZCS)DC/DCPWM变换器,它通过在超前臂开关管上并联电容来实现零电压开关(ZVS),滞后臂通过控制次级有源箝位开关,实现滞后臂的零电流开关(ZCS),滞后臂开关串联二极管来防止反向电流流动。采用移相控制方式,移相控制由集成电路UC3879来实现,文中对3875和3879进行了比较,对相关参数进行了计算,给出了外围连接电路。用该方法设计了一台220V/10A的DC/DC电源模块,实验表明,超前臂实现了ZVS,滞后臂实现了ZCS,开关范围很大,满载效率可以达到92.6%。     

Design of a ZVS PWM DC–DC converter for high gain applications

In this paper, a pulse width modulation DC‐DC converter with high step‐up voltage gain is proposed. The proposed converter achieves high step‐up voltage gain with appropriate duty ratio, coupled inductor, and voltage multiplier technique. The energy stored in the leakage inductor of the coupled inductor can be recycled in the proposed converter. Moreover, because both main and auxiliary switches can be turned on with zero‐voltage switching, switching loss can be reduced by soft‐switching technique. So the overall conversion efficiency is improved significantly. The theoretical steady‐state analyses and the operating principles of the proposed converter are discussed in detail for both continuous conduction mode and discontinuous conduction mode. Finally, a laboratory prototype circuit of the proposed converter is implemented to verify the performance of the proposed converter. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种高效率混合型全桥DC/DC转换器的设计

为了降低损耗,提高DC/DC转换器的效率以及工作范围,提出了一种高效率的混合型全桥DC/DC转换器。其由移相全桥串联谐振转换器和带有倍压电路的有源钳位升压转换器组合而成,并使用电路结构简单的混合控制方案。在正常输入范围内,所提出的转换器作为相移全桥串联谐振转换器工作,通过在所有开关和整流二极管上应用软开关,并降低传导损耗,从而提高转换效率。当输入低于正常输入范围时,转换器作为有源钳位升压转换器工作,增强了工作范围。由于混合操作,所提出的转换器在正常输入范围下以比常规转换器更大的相移值进行工作。因此,所提出的转换器能够在较宽的工作范围内提供高功率转换效率。最后建立了一个1 k W的原理样机,来验证所提出转换器的有效性。     

三端口DC/DC变换器预测电流移相控制

针对微电网储能系统中三端口DC/DC变换器,研究了基于半开关周期采样和全开关周期采样的预测电流移相控制。分析了变换器的工作状态和开关模态,采用Y-△等效变换得到电感电流斜率,在每个开关周期驱动信号的中点时刻采样电感电流,计算不同阶段变换器的电感电流增量。基于电流采样值和电流参考值预测变换器下一个开关周期上升沿和下降沿移相比,更新该移相比使电感电流达到参考值。然后分析了两种采样模式下电感电流中直流分量消除机理,并给出三端口DC/DC变换器闭环控制策略。仿真结果验证了该控制方法的有效性,较好地解决了三端口DC/DC变换器直流偏置问题,提高了系统的动态响应和鲁棒性能。     

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。     

A zero-voltage zero-current soft switching DC/DC converter

A novel three-level zero-voltage zero-current switching (ZVZCS) DC/DC converter is proposed in this paper. A tapped-inductor is used to replace the normal output filter inductor, so that the circulating current in the zero-state can be reset to zero. The reset voltage and the reset time can be set conveniently just by simply changing the winding ratio of the tapped inductor. The converter achieves a zero-current tuning off for inner switching, and a zero-voltage tuning on for outer switching. No circulating current exists in the zero state, so that the loss in the on-state is reduced, and the efficiency can be improved. The experimental results verify that the ZVZCS has low voltage stress, zero-voltage and zero-current switching. __________ Translated from Journal of Zhejiang University (Engineering Science), 2006, 40(2): 334–338 (in Chinese)     

An improved full-bridge zero-voltage-transition PWM DC/DC converterwith zero-voltage/zero-current switching of the auxiliary switches

In this paper, a novel full-bridge (FB) zero-voltage-transition (ZVT) pulsewidth modulation (PWM) DC/DC converter topology is proposed. The proposed FB-ZVT PWM DC/DC converter has zero-voltage switching (ZVS) of main switches for the entire line and load range and an advantage of achieving ZVS and zero-current switching of the auxiliary switches using the auxiliary network. The auxiliary network is simply composed of a saturable inductor, auxiliary capacitors, and auxiliary diodes. With the help of the proposed auxiliary network, the improved FB-ZVT PWM DC/DC converter has such characteristics as higher overall system efficiency and better utilization of the auxiliary switches compared with the conventional FB-ZVT PWM DC/DC converter. The operation principles are explained in detail and the several interesting simulation and experimental results verify the validity of the proposed circuit with an 83 kHz 1 kW prototype converter using insulated gate bipolar transistors     

Characteristic Analysis of a Micro DC‐DC Converter for Portable Electronic Devices and an Improvement of Transient Response Characteristic

This paper describes the characteristic analysis of a micro DC‐DC converter which integrates inductor, controller and switching devices, and the improvement of the transient response characteristic. The steady‐state operation and the efficiency characteristics of the micro DC‐DC converter are presented as experimental data. The static characteristics are theoretically analyzed with consideration of the DC current characteristics of the inductor. The load transient response characteristics of the micro DC‐DC converter are also analyzed experimentally and theoretically. In addition, the factors responsible for the overshoot and undershoot of the output voltage when the load changes are discussed. Finally, a clamp circuit for reducing the overshoot and undershoot of the output voltage when the load changes is proposed. © 2011 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 175(3): 56–64, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21081     

双向DC/DC变换器中耦合电感的应用研究

为了保证双向DC/DC变换器在降压模式的高效率、低损耗、节约能源等条件下,满足大功率负载的要求,将耦合电感应用到变换器中。对不同工作状态下电感电流的状态方程进行了分析,给出了耦合电感的最大电感电流脉动和最大磁通密度的数学表达式。采用耦合电感后电感储能能力变大、磁芯体积降低,使变换器能够满足"大电流-大功率"负载的要求。最后进行仿真验证,仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

并联H桥DC/DC变换器软开关技术研究

与传统的Buck电路相比,基于H桥并联的DC/DC变换器可以实现电压的双极性输出和故障时的冗余控制,非常适合用于大功率电动机正反转控制的场合。分析了并联H桥型DC/DC变换器的结构组成和双脉宽调制(PWM)模式。为了降低双脉宽调制下H桥型DC/DC变换器的开通和关断损耗,对无源软开关技术进行了分析,重点探讨了RCD缓冲电路和最小应力缓冲电路之间的性能差异,指出最小应力软开关技术可以获得更好的软开关性能,并就将其用于双脉宽调制下的并联H桥DC/DC变换器进行了仿真研究。仿真结果表明:最小应力软开关技术用于双脉宽调制下并联H桥DC/DC变换器时,可以实现开关管的零电压开通和零电流关断。     

一种交错并联零电流软开关双向DC/DC变换器设计*

针对传统交错并联式双向DC/DC变换器在高频大功率工作时,开关管损耗大的问题,设计了一种零电流软开关交错并联式双向DC/DC变换器;通过在开关过程前后引入谐振,实现零电流开通和零电流关断,降低开关损耗;进一步分时段模态分析了Boost/Buck模式下的电路工作机理,并在其基础上提出了一种适用于特定占空比的改进型零电流软开关双向DC/DC变换器。最后,通过仿真对比,验证了所设计零电流软开关变换器能量转换效率得到了提高。