ZVS全桥变换器尖峰抑制器的改进设计

针对输出整流管反向恢复带来的电压尖峰及电磁干扰等问题,设计了一种改进型尖峰抑制器。该尖峰抑制器能够有效抑制寄生振荡,消除尖峰电压,且损耗小。最后设计制作了一台3kW(15V/200A)ZVS全桥变换器,给出了添加尖峰抑制器前后整流管反向电压的对比波形,验证了所提出改进方法的有效性。     

消除谐振电感引起电压尖峰的方法

此处分析了移相全桥拓扑电源中因谐振电感引起电压尖峰的解决方法。对于可以实现零电压开关(ZVS)的移相全桥拓扑,需要通过增加谐振电感与开关管的结电容发生谐振来实现开关管ZVS开通。同时谐振电感也会造成输出整流管两端产生反向的电压尖峰,从而给整流管的选取带来了困难。因此通过分析几种抑制电压尖峰的方法,给出了最合适的对于移相拓扑输出整流管电压尖峰的抑制方法。最后通过对样机实测验证表明该方法有效并且可行。     

加箝位二极管的零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器

零电压开关PWM复合式全桥三电平变换器（ZVSPWM H-FB TL变换器）利用变压器的漏感和开关管的结电容可以实现开关管的ZVS,但是输出整流管仍然存在反向恢复带来的尖峰电压.为了解决这个问题,该文提出一种新的ZVS PWM H-FB TL变换器,它在基本的ZVS PWM H-FBTL变换器中增加两个二极管,能够有效地消除在3L模式和2L模式下输出整流管的尖峰电压,同时保留基本ZVS PWMH-FB TL变换器的所有优点.该文分析这种新的变换器的工作原理,并在一个1200W的原理样机上进行验证,最后给出实验结果.     

加钳位二极管的零电压开关PWM三电平直流变换器

零电压开关PWM三电平直流变换器 (ZVSPWMTL变换器 )利用变压器的漏感和开关管的结电容可以实现开关管的零电压开关 ,但是输出整流管仍然存在反向恢复带来的尖峰电压。为了解决这个问题 ,提出一种新的ZVSPWMTL变换器 ,它在基本的ZVSPWMTL变换器中增加两个二极管 ,消除了输出整流管的电压振荡 ,同时保留基本的ZVSPWMTL变换器的所有优点。分析了这种新的变换器的工作原理 ,并在一个 6 0 0W的原理样机上进行了验证 ,最后给出了实验结果。     

一种新型用于同步整流的时变缓冲网络

本文以单阶隔离非调整型DC-DC总线变流器为例详细分析了同步整流电路在热插拔过程中同步整流管的电压应力情况,并针对在此过程中所产生的高电压尖峰给出了理论和实验分析。同时,为了克服此种同步整流管在热插拔高电压尖峰的问题,本文提出了一种高效率的具有时变电容的缓冲网络,并给出了设计思路和方法。基于这种具有时变电容器的缓冲网络,本文对此时变概念进行了推广,提出了其他若干种时变缓冲网络单元,以适应于更广泛的应用场合。最后,在一个1/4砖48V-12V/300W总线变流器上对设计原理进行了验证,试验结果有效地验证了本文所提出的设想     

倍流整流方式ZVS PWM全桥三电平直流变换器

提出一种倍流整流方式零电压开关PWM全桥三电平直流变换器(CDRZVSPWMTL变换器),它利用输出滤波电感的能量可以在很宽的负载范围内实现开关管的ZVS,并且输出整流管能够自然换流,从而避免了反向恢复造成的电压振荡和电压尖峰。文中分析了该变换器的工作原理,讨论了超前管和滞后管各自实现ZVS的特点,并通过仿真实验验证了该变换器的可行性。     

一种增强型全桥移相变换器

提出了一种增强型全桥移相(Full Bridge Phase-shift,简称FBP)软开关变换器.通过在谐振电感的一端增加辅助二极管和并联辅助电容的方法,实现了滞后桥臂开关管的完全零电压开通,同时抑制了输出整流管的尖峰电压和振荡.分析了所提出的电路的工作状态和工作时序.实验结果表明提出的方法是可行的.     

多弧离子镀IGBT逆变弧焊电源

介绍了一种ＩＧＢＴ逆变式离子镀弧焊电源的基本结构和工作原理，并对其电流控制，尖峰电压抑制措施及保护电路进行了讨论，提出了ＰＷＭ与ＰＦＭ综合控制方法和能量回馈型尖峰电压抑制措施。     

抑制Buck电路同步整流管漏极尖峰的方法

采用同步整流技术的Buck开关电源的应用已越来越广泛,随着其输出电流的增大,抑制Buck电路同步整流管漏极尖峰成为提高电源效率和性能的重要手段。本文通过对一个32V输入,5V/5A输出的Buck电源模块的实验,对Buck开关电源研发和实验当中抑制Buck电路同步整流管漏极尖峰的一些方法进行了总结和分析,并针对比较重要的方法给出了实验波形。可以看到在同步整流管上并联肖特基二极管,主开关管使用栅极缓冲电路及同步整流管上使用缓冲电路都是一些简单而行之有效的改善Buck电路同步整流管漏极尖峰的方法。     

尖峰抑制器在ZVZCS变换器中的应用与设计

输出整流二极管反向恢复带来电压尖峰和电磁干扰(EMI);全桥(FB)移相(PS)零电压开关(ZVS)变换器滞后臂ZVS范围太窄、次级占空比丢失严重。此处提出了使用尖峰抑制器的解决方法,分析了尖峰抑制器抑制二极管反向恢复和提高全桥变换器软开关范围的工作原理,推导了尖峰抑制器设计公式。在设计的4.5 kW电源样机上通过实验表明:尖峰抑制器很好地消除了整流管反向恢复电压尖峰;提高了有限双极性FB零电压零电流开关(ZVZCS)变换器的软开关范围,减少了使用谐振电感带来的占空比丢失。     

一种新颖的磁耦合式无源无损吸收电路

文中利用磁耦合原理,将变换电路中的电感改为耦合电感,在耦合电感的二次绕组上获得一个受开关管控制的电压源,为开关管创造准谐振软开关条件。为此,提出了一种新颖的磁耦合式无源无损吸收电路,将其应用于Boost电路中,并详细分析了该电路的工作原理。计算机仿真和实验结果表明,采用这种吸收电路后,开关管能够实现零电流开通和零电压关断,减小了关断损耗,提高了电路的总体效率,尤其是在重载情况下,增加吸收电路可以使变换器效率提高8%左右。     

针对碳化硅器件的高频逆变器缓冲电路设计

由于大功率、高频高温等运行环境的需求,碳化硅(SiC)器件成为新一代半导体器件的代表,但其尖峰问题一直制约着这一新型器件的发展。以SiC金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC MOSFET)为研究对象,着重从逆变器中运用SiC器件的方面来进行尖峰问题的研究,分析了SiC MOSFET在开关过程中产生尖峰和振荡的原因,通过增加RC缓冲电路的方法对SiC的尖峰和振荡问题进行优化,结果证明RC缓冲电路可以降低SiC器件产生的尖峰和振荡。通过多组实验进行数据曲线的拟合,确定了RC缓冲电路中缓冲电容与缓冲电阻的关系表达式。     

RCD snubber revisited

The use of the polarized RCD turn-off snubber configuration across switching devices is popular because of its simplicity and use of only passive components. This configuration is limited by the fact that all capacitor-stored energy is dissipated in the discharge resistor. In this paper, it is shown that with the addition of a ferrite transformer to the standard RCD arrangement, in excess of 70% of the energy stored on the snubber capacitor may be passively recovered into the DC supply. Performance of this passive recovery snubber is supported by theoretical, simulated and practical results     

不同因素对IGBT温敏参数dV/dt的影响

结温是IGBT器件的重要状态变量,可在变流器运行过程中通过监测温敏电参数d V/dt获得相关信息。然而实际系统中除温度与电流外,其他因素也可能改变温敏参数d V/dt,从而影响IGBT结温测量的准确性。首先主要研究了不同因素(包括直流电压,门极电阻,杂散电感以及突波吸收电容)对温敏参数d V/dt的影响,并对不同因素与d V/dt的关系进行了理论分析;然后利用双脉冲实验研究了不同因素对1 700 V/450 A的IGBT模块温敏参数d V/dt的影响,并进一步评估其对结温测量的影响。该研究工作对基于d V/dt的IGBT结温测量技术的研发具有一定的参考价值。     

基于开关轨迹动态调整的变流器内部热管理

基于功率器件开关轨迹调整,提出了变流器内部热管理的一种新方法及其硬件实现电路。该热管理电路主要包括缓冲电容、吸收电阻、温控开关三部分,利用缓冲吸收电路参数调整实现变流器中功率器件结温调节,通过控制温控开关的占空比调节充放电能量实现器件结温控制。阐述了功率器件结温控制的一般性原理,并通过理论分析、仿真和实验验证了所提温度控制方法在原理上的有效性和硬件实现上的可行性。     

Protective system for a high-power capacitor bank

A new protection system for capacitor banks in the case of a short-circuiting accident is described. A pulsed power system composed of many capacitor units and closing switches is well known for producing a controlled pulse current of high power as for the power source of a plasma experimental device, etc. According to the increase of capacity of a bank system, it becomes important to protect the whole bank system from a short-circuiting accident in a capacitor unit. Although some protective ideas have been proposed, these conventional ideas have not been sufficient to absorb the energy flowing into the failure unit from other normal units. Constructing the new 1-MJ capacitor bank for a plasma experimental device, a newly conceived protective device is designed. The new protection system can absorb the bank energy and suppress the short-circuiting current flowing into the failure capacitor units, and overcomes the defect in former protection systems. To confirm the utility of a new protection system, a test of a protection resistor imitating the actual bank circuit was made. The test result showed that absorbable energy for the unit ceramic resistor amounted to 1500 Joule/cc. The new system is adopted to the bank system of the TPE-1RM15 plasma experimental device.     

伪双极MMC-HVDC系统联接变阀侧中性点电阻参数设计

针对模块化多电平换流器高压直流输电MMC-HVDC(Modular Multilevel Converter based HVDC)直流单极接地故障暂态特性研究,提出了联接变阀侧中性点经电阻接地的伪双极MMC-HVDC系统发生直流单极接地故障时换流器电容放电的简化模型。将与故障极相连的三相桥臂电容放电回路等效为3个独立的RLC二阶零输入放电回路,从而简化了换流器电容放电与中性点故障电流的分析过程。基于简化模型分析得到的桥臂故障时刻导通子模块电容电压与中性点故障电流计算公式,研究了联接变阀侧中性点电阻参数设计与电容电压放电水平及控制保护系统闭锁换流器延时时间的配合关系,提出了中性点电阻的参数设计原则。最后,针对鲁西背靠背异步联网工程,在搭建的控制保护系统与RT-Lab形成的硬件闭环系统功能性试验平台上,验证了所提联接变阀侧中性点电阻参数设计原则的有效性。     

A PWM controlled variable damping resistor for protecting the power capacitor/passive power filter

A protection device for the power capacitor/passive power filter has been proposed. This device includes a control circuit, a conventional switch, a PWM switch and a resistor. The PWM switch is connected in parallel with a resistor to form a variable damper, serially connected to the power capacitor/passive power filter, in order to avoid the resonant amplification phenomenon. A conventional switch is used to switch on/off the power capacitor/passive power filter to the power distribution system. The control circuit calculates the voltage and the current of the power capacitor/passive power filter and compared to their upper tolerance values. The compared results are adapted to determine the duty ratio of PWM switch and the operation of conventional switch in order to protect the power capacitor/passive power filter circuit from the damage of over-voltage/over-current. Besides, this protection device can also improve the inrush current problem of the power capacitor/passive power filter at the instant of turning on. The performance of the proposed protection device has been verified by computer simulation. The simulation results show that the proposed PWM controlled variable damping resistor has the expected performance.     

大功率双管正激变换器次级吸收电路的研究

针对大功率高压输出场合普遍存在的次级电路中二极管反向恢复问题,引入了一种双CDD(一个电容两个二极管)无源无损缓冲电路。该电路不仅能有效抑制二极管反向恢复产生的电压尖峰,保证电路的可靠运行,还能避免常规电阻-电容-二极管(RCD)缓冲吸收网络损耗大的缺点。详细分析了该次级加箝位电路的组合双管正激变换器工作原理,给出了缓冲电容的选取方法,并在180V/20A的实验样机上进行实验,验证了理论分析的正确性。     

Optimum nonlinear turn-off snubbers: design and application

The optimization of the general turn-off snubber, consisting of a nonlinear saturable snubber capacitor with an energy recovery circuit, is done in terms of minimum total energy loss in the power electronic turn-off circuit. To analyze this nonlinear circuit without a computer simulation, a two-step piecewise-linear approximation of the capacitor's capacitance-voltage curve is presented. Results regarding the total energy loss in the circuit during the switch turn-off indicate that the nonlinear capacitor as a snubber element is superior to the normal linear capacitor even if the ceramic capacitor is used only up to its specified voltage value