基于中心抽头变压器的双有源桥双向直流变换器

通过在传统双有源桥的变压器副边增加一个中心抽头并连接一个电容桥臂,提出一种改进的双有源桥双向隔离变换器,其可在宽增益范围和负载情况下实现所有功率开关管的ZVS软开关。通过调节副边全桥的桥内移相角,动态补偿实现软开关所需要的反向电流,可使所有开关管实现完全的ZVS软开通。首先分析变换器的工作原理,根据3个控制量之间的关系划分为6种工作模式。推导该变换器在不同工作模式下传输功率与控制量的关系式,详细分析软开关条件,筛选出各模式下ZVS软开关条件最差的开关管,并提出一种有效的控制方案。最后通过一台1 kW的实验样机进行实验验证。     

串联谐振型双有源桥变换器的软开关特性研究

基于传统单移相控制的串联谐振型双有源桥变换器在宽电压增益下的零电压开关(ZVS)工作范围较窄,为了扩展软开关范围,该文采用双重移相控制。分析双重移相控制下的串联谐振型双有源桥变换器的工作原理和稳态特性;详细分析移相角区域选择对软开关条件难易程度的影响;并对ZVS特性进行深入分析,得出由输出功率标幺值与电压增益决定的ZVS软开关范围。研究表明当电压增益和负载宽范围变化时,双重移相控制可明显扩大软开关工作范围。实验验证双重移相控制在宽电压增益时的软开关优越性。     

一种应用于航天器分布式供电系统的ZVS三端口DC-DC变换器

提出一种应用于航天器分布式供电系统的零电压开关（ZVS）三端口DC-DC变换器（TPC）。对于集成双Buck/Boost双有源桥DC-DC变换器型TPC，一次侧开关管的ZVS范围与3个端口的电压及3个端口之间的传输功率有关。为了实现一次侧开关管ZVS范围的扩展，提出在电路拓扑结构中引入基于耦合电感的辅助电路，相较于传统ZVS实现方法，该拓扑可防止蓄电池端口电流波形上的陷波，进而有利于航天器分布式供电系统中蓄电池寿命的延长。此外，磁耦合电感可减少电感数量，不仅起到滤波作用，还为主开关管提供ZVS实现条件。最后，搭建TPC样机进行实验验证，结果验证该拓扑与控制方法的可行性。     

一种宽输入范围的双桥LLC谐振变换器

提出一种新型的宽输入电压范围的双桥LLC谐振变换器。该变换器可以看作是由全桥LLC电路和半桥LLC电路共同构成。相比于传统的变频控制,该变换器采用定频PWM控制,励磁电感值对变换器增益影响较小,可简化谐振参数选择过程,且更有利于磁性元器件的设计。变换器在全负载范围内能够实现原边开关管的ZVS开通和副边二极管的ZCS关断。首先详细介绍该变换器的拓扑结构和驱动时序及工作原理,然后对增益特性及软开关进行分析。最后搭建1台120~240 V输入、24 V/20 A输出的实验样机,对理论分析进行验证。     

IPOS型光伏直流升压外送系统控制策略研究

当光伏直流升压外送系统启动时升压侧和逆变侧均存在过电流问题,同时有源钳位Boost全桥升压变换器(BFBIC)模块开关频率高,使系统损耗严重及工作可靠性降低。针对上述问题,该文提出一种输入并联输出串联(IPOS)型光伏直流升压外送系统,通过分析系统启动过电流原理,提出该系统的软启动控制策略。同时对有源钳位BFBIC开关管提出一种零电压开关(ZVS)型软开关控制策略,并对其约束条件进行理论推导。通过2种控制策略的协调配合,实现了系统的软启动和有源钳位BFBIC的软开关,确保了系统安全稳定运行。最后在Matlab/Simulink中搭建一个1 MW/±30 kV的IPOS型光伏直流升压外送系统模型,仿真验证了所提控制策略的有效性。     

基于ZVS全桥软开关技术的充电器的研究

针对开关电源体积大、充电效率低、损耗高及控制复杂等缺点,设计了一种基于ZVS(Zero Voltage Switch,零电压开关)全桥软开关技术的充电器。文章提出了一种高频功率拓扑ZVS移相全桥软开关电路的方法,减小了开关管的开关损耗,并使整个电路的效率得到提升。通过Saber仿真软件对其进行仿真验证,仿真结果合乎设计要求,并设计样机加以验证。     

光伏发电系统的新型DC/DC变换器设计

针对传统全桥DC/DC变换器存在的硬开关损耗和因开关管开关特性不一致使变压器原边磁芯单向饱和问题,设计了一种用于光伏发电系统中的移相ZVS全桥DC/DC变换器,控制电路采用基于芯片UC3875的双环反馈方案,驱动电路由专用驱动集成芯片IR2110S构成.不仅实现了开关管的软开关控制、降低开关损耗、提高系统效率,还可解决偏磁问题,使变压器的磁通密度工作接近于饱和点.实验样机的研制验证了设计的可靠性.     

三端口LLC谐振型变换器研究

为解决多个变换器引起的能量损耗问题,提出一种三端口LLC谐振型结构的变换器,可实现同时向负载端和储能端供能.建立基波近似(FHA)模型,分析变换器的增益特性.传统的脉冲宽度调制(PWM)策略无法实现宽范围零电压开关(ZVS)技术,现有的脉冲频率调制(PFM)控制策略需要复杂的建模过程.研究中设计了改进的PWM-PFM混...     

一种应用于光伏系统的软开关双向直流变换器

文章设计了带有源缓冲电路的软开关双向直流变换器,在光伏系统高压侧与低压侧能量交换的过程中,该变换器通过有源缓冲电路实现了其开关管的软开关,很好的解决了开关管寄生二极管的反向恢复问题。根据文章理论试制了一台200 W样机。由实验可知,变换器在boost,buck工作模式下均实现了其开关管的零电压开关,有效减少了变换器的开关损耗。与传统双向直流变换器相比,文章提出的软开关双向直流变换器在较大的负载范围内具有最优效率曲线,表现出良好的性能。     

基于ZVS的双向全桥DC-DC变换器最小回流功率双重移相分段控制

双向全桥DC-DC(DAB)变换器在直流微电网作为可再生能源与储能设备的能量传输环节，通过实现零电压开关（ZVS）和最小回流功率，可显著地提升DAB变换器的性能，从而提高直流微电网的稳定性。但同时实现ZVS和最小回流功率控制在理论上是相互制约的。针对这一问题，该文提出一种基于ZVS的最小回流功率双重移相分段控制策略。通过对双重移相下的传输功率进行分段，前段将ZVS作为约束条件，得到基于ZVS条件下的最小回流功率控制策略，后段通过KKT条件法实现在给定传输功率下的最小回流功率控制策略。通过将所提控制策略和传统的双重移相控制对比分析，发现所提控制策略具有更小的回流功率和电流应力，提高了变换器的性能。最后，基于所提控制策略搭建实验样机，验证了控制策略的正确性和有效性。     

准Z源软开关高增益DC-DC变换器

为使光伏系统能够稳定地输出逆变器母线所需高压直流电，需使用高增益DC-DC变换器来实现光伏组件电压等级提升，基于此设计一款准Z源软开关高增益DC-DC变换器应用于光伏系统中。在准Z源框架基础上使用有源开关管替换二极管并嵌入耦合电感和开关电容模块，可实现软开关、高电压增益以及高效率。介绍该变换器的工作原理，分析稳态下性能表现，并与同类型变换器进行比较，结合变换器的建模仿真及样机实验，验证理论分析的正确性。     

变频移相混合式控制CLL谐振变换器

为适应宽范围输入电压场合,该文结合变频控制(variable frequency control,VFC)和移相控制(phase shift control,PSC)这2种控制方式的特点,提出在输入高压时变换器进行移相控制,输入低压时进行变频控制的混合式控制方法。详细分析了在2种不同模式控制下全桥CLL谐振变换器的原理以及特性,并对变换器的谐振网络参数进行合理的设计。以500 W原理样机为例,对混合式控制全桥CLL谐振变换器进行实验验证。实验结果表明在混合控制策略下,全桥CLL谐振变换器能够实现原边开关管的零电压开通(zero voltage switching,ZVS)和副边整流二极管的零电流关断(zero-current switching,ZCS),并具有开关频率变化范围窄、效率高等特点。     

集成倍压电路的准Z源软开关变换器稳态研究

提出一种集成倍压电路的准Z源软开关DC-DC变换器（qZS-SCSS）。通过同步整流技术，将阻抗网络中的二极管替换为辅助开关管Sa，不仅可降低了被替换二极管的导通损耗，而且可提供主开关S的ZVS开关特性；二极管在ZVZCS环境下运行，能极大降低开关损耗和反向恢复损耗；同时通过钳位回路吸收耦合元件的漏感能量。变换器qZS-SCSS具有输入电流连续、能满足光伏发电系统电压增益要求、输入输出共地、电压增益高、效率高等优点。分析和推导变换器的工作模态、电压电流应力、效率损耗和与其他变换器的对比，最后搭建输出功率100 W样机验证理论分析的正确性。     

一种新型软开关功率因数校正变换器

提出了一种新型软开关功率因数校正变换器拓扑结构,分析了工作原理与主要工作波形,通过在传统Boost PFC变换器中加入辅助电路,实现了主开关与辅助开关的软开通和软关断,并分析了软开关条件与占空比,给出了辅助谐振电路的设计,基于选取的参数对主电路进行了仿真分析研究,验证了电路分析的正确性和可行性.     

非反向Buck-Boost变换器的多模式定频双向ZVS控制策略

非反向Buck-Boost变换器在可再生能源发电系统、储能系统等电压变化范围较宽的场合得到广泛应用。传统四边形控制方法,能实现非反向Buck-Boost变换器各开关管的ZVS,但存在如下问题：1）大的电感电流引起的较大的导通损耗;2）各模式之间切换引起的输出电压波动;3）需要离线预先计算,使用多维查找表和线性插值法,无在线检测实时计算的闭环,整体控制复杂。该文提出的多模式定频双向ZVS充放电控制策略,解决了以上3个问题。首先,提出多模式定频ZVS恒压放电控制策略,不需要添加任何额外的有源或无源器件,通过将整个宽输入电压范围分成3个模式,并独立分析每个模式的特点,可增加控制条件以简化计算过程,同时实现各模式的在线实时恒压闭环和通态损耗最小ZVS。无需使用多维查找表和线性插值法,整体控制简单容易实现。其次,提出多模式平滑切换控制策略,可保证在模式切换时各开关管占空比跳变前后,闭环输出始终保持稳定。然后,提出多模式定频ZVS恒流充电控制策略,实现了非反向Buck-Boost变换器的双向ZVS充放电控制。最后,给出各模式区间划分的理论依据和电感参数的计算原理,并搭建500 W的实验样机验证了所提出方案的有效性。     

CLLC谐振变换器调频-扩展移相控制研究

CLLC谐振变换器因其可实现软开关、功率密度高、调压范围大等优点受到广泛关注,但其传统的控制方法存在开关频率变化大、软开关实现范围窄的不足,导致CLLC变换器效率和功率密度的进一步提高受限.针对上述问题,提出一种CLLC变换器的新型调频?扩展移相控制方法,将控制分为两段并给出了分段的边界条件,通过移相控制缩短了开关频率...     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

一种新型高变换比双向DC-DC变换器

提出一种新型高变换比双向DC-DC变换器。该变换器具有电压变换比高、低压侧电流纹波小、开关管电压应力小、效率高等优点,特别适合新能源分布式发电并网、燃料电池电动汽车等大变换比应用场合。详细分析该新型高变换比DC-DC变换器正向Boost模式和反向Buck模式的控制策略和工作过程,绘制出主要波形,推导电压变换比和软开关实现条件,并分析谐振电容的选取依据。最后搭建一台500 W样机验证了理论分析的正确性。     

一种谐振型双半桥+全桥三端口DC-DC变换器

提出一种谐振型双半桥+全桥三端口DC-DC变换器,各端口间均可实现功率双向流动。首先,分析该三端口DC-DC变换器的工作原理;其次,建立变换器稳态模型并分析功率传输特性和软开关特性;然后,对端口间功率耦合原因进行分析并提出硬件解耦方法;最后,通过磁集成降低磁元件数量,并通过仿真和样机实验验证所提三端口变换器硬件解耦的可行性以及磁设计和控制方案的正确性。     

基于GaN的准方波Boost变换器拓扑分析

基于实际太阳能无人机的应用背景,对其核心功率变换部分展开深入研究。通过在传统同步整流型Boost变换器基础上增加少量无源元件,利用电感电流的连续性,构造功率开关输出电容放电环节,在保证主功率电感电流纹波较小的情况下实现功率开关的零电压开通,克服传统同步整流型Boost变换器为实现软开关而工作于准方波模式下,电感电流纹波较大的问题,从而有助于延长无人机蓄电池组的使用寿命。从该拓扑的模态分析出发,对功率开关的零电压开通实现过程进行详细分析。此外,对变换器进行参数设计,总结整个变换器的主要损耗计算方法。最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,并与相同工况下的同步整流型Boost变换器进行对比。实验结果与理论分析基本一致,峰值效率达到96%。验证了理论分析的准确性以及该拓扑的实际可行性。