基于IPOS双LLC谐振变换器的恒压恒流充电研究

针对充电拓扑存在开关工作频率范围过宽的问题,提出了一种适用于蓄电池充电的IPOS双LLC谐振变换器,并针对其恒压恒流输出特性展开了研究。所提变换器包含两组LLC谐振腔,通过辅助开关管S的开闭改变其中一组谐振电容参数,从而实现变换器的恒压和恒流输出转换。恒压恒流模式下所提变换器均定频工作：在恒压模式(S闭合),两组谐振腔工作在LC串联谐振点处;在恒流模式(S断开),一组谐振腔工作在LLC谐振点处实现恒流输出而另一组仍恒压输出。所提变换器实现软开关的同时实现了原边开关管和副边整流二极管的复用,并详细介绍了其工作原理、电压电流增益、设计方法和控制方案。最后,通过实验和仿真验证了所提变换器的可行性。     

储能充电用可变结构组合式谐振变换器设计

蓄电池充电主要分为恒压充电和恒流充电两个过程,传统的谐振变换器通常采用调频控制方法实现,该方法存在调节频率过宽的问题。针对此问题,这里提出了一种在恒定频率下实现恒压和恒流输出的电路拓扑。所提组合式谐振变换器可以实现开关管的零电压开通和次级整流二极管的零电流关断,降低了开关管的工作频率范围,从而实现高效率低损耗,减少了元器件的数量,提高了变换器的功率密度。这里讨论了所提变换器的结构及工作原理、电压和电流增益及参数设计方法。最后,通过实验验证了所提谐振变换器拓扑结构的可行性。     

基于LCC谐振变换器的锂电池充电电路

针对以LLC谐振变换器为主电路的锂电池充电器开关频率变化范围较大,恒压涓流充电时调节特性差的问题,提出了以电容输出滤波的半桥LCC谐振变换器作为主电路的锂电池充电电源设计方法.分析了电容输出滤波半桥LCC谐振变换器的恒流和恒压输出特性以及恒流恒压模式的转换过程,给出了变换器精确的参数设计方法.搭建了160 W的实验样机,实验结果验证了该方法是可行的.恒流模式下,当输出电压在20～80 V变化时,变换器的工作频率变化仅有3.33％,并且通过调节工作频率,可以实现空载恒压输出.变换器的开关管能在全范围内实现软开关,最高效率94.5％.     

基于变次级补偿参数的感应式无线充电系统研究

为了减少感应式无线充电系统增加的额外电路和控制成本,取消初级侧和次级侧之间的通信,该文提出仅需增加一个额外电容和一个开关器件在次级电路的方法,即可实现对电池恒流恒压切换充电。该方法无需初级和次级电路进行通信或增加DC-DC变换器,降低了整个系统的成本和复杂性。首先分析得到感应式无线充电系统的电流和电压增益,接着通过设计电路中元件参数值使得电流和电压增益与负载无关,最后合理配置电路参数,通过切换开关即可实现恒流和恒压切换输出。实验表明,所提出的方法在恒流和恒压模式下,系统的恒流充电电流和恒压充电电压略微受到电池等效负载改变的影响,但是结果仍然满足对电动自行车的充电要求。     

基于LLC谐振变换器的蓄电池充电控制策略设计

LLC谐振变换器开关频率高,具有较高的控制准确度和功率密度,加上拓扑结构简单,是适合蓄电池充电控制的一种有效拓扑。蓄电池充电控制需要多种充电模式且各模式之间能自动进行切换,输出的电压电流准确度、纹波大小要满足一定要求。针对此要求,通过理论分析、仿真和样机测试进行专门研究,主要工作:①设计了恒压充电、恒流充电和浮充电等充电模式,并实现快捷平滑切换;②采用双单环PI算法,控制策略考虑并机工况;③对浮充电(空载/轻载)进行专门设计,提高全程性能。搭建了仿真模型和一台800 W实验样机,仿真和实验结果均表明,LLC谐振变换器在15 ms内输出即可达到给定值,可自动切换模式对蓄电池充电,空载时仍可稳定输出电压,并机均流度较好。     

基于RBF网络监督的电池用双向DC/DC变换器控制策略

针对蓄电池储能设备的充放电过程,设计了与蓄电池相连接的双向DC/DC变换器,并进行了研究。电路采用两重化半桥并联拓扑结构,通过双闭环串级PWM来控制开关器件的开断,以实现电池的充电放电过程。设计了满足蓄电池恒压恒流充放电要求的双闭环控制系统,提出利用RBF神经网络控制对传统PI调节的双闭环系统进行优化,实现了系统的复合控制。通过Simulink建立了两重化双向DC/DC变换器控制系统仿真模型并进行了仿真研究。试验结果表明,基于RBF网络监督控制的变换器控制性能良好,在电池充放电、充放电切换以及恒压恒流切换时具有良好的动态特性,且稳态下电流电压纹波极小,波形平滑,具有较高的可靠性。     

基于双边LCL与LCC混合补偿的电动汽车恒流恒压无线充电系统的研究

为延长无线充电汽车中蓄电池的使用寿命,提高充电效率和速度,满足电池充电的过程先恒流充电到一定电压后再恒压充电的要求,本文从电路的本质属性出发,分析了双边LCC恒流输出和双边LCL恒压输出特性,研究了对电池恒流恒压充电的方法,并且设计了在切换状态后,可以保持输出电流和电压处在同一个谐振频率位置的充电电路.在Simulin...     

具有宽范围输出电压的三电平半桥LLC谐振变换器控制策略

由于三电平变换器的开关管电压应力仅为输入电压的一半,在大功率DC-DC电源、电动汽车充电等应用领域得到广泛的关注和研究。为了实现宽范围输出电压调节控制,克服三电平半桥LLC谐振变换器采用变频调制时电压调节范围小的缺点,将移相调制策略引入三电平半桥LLC谐振变换器控制,分析了其工作过程、电压调节范围及软开关条件,导出了实现软开关的工作状态分界点,由此提出一种三电平半桥LLC谐振变换器移相和变频相结合的混合式调制策略。该策略根据软开关工作状态,切换移相调制和变频调制,以实现全程软开关和宽范围输出电压控制。实验验证了理论分析结果的正确性以及所提调制策略的可行性和有效性。     

开环控制的宽范围恒流LCC谐振变换器研究

为了简化LED驱动电路设计,满足开环控制下LED驱动电路宽电压输出恒流的要求,提出了以开环控制的LCC谐振变换器为主电路的LED驱动设计方法。分析了LCC谐振变换器的恒流特性及影响恒流精度的因素,并由软开关条件得到了电路的参数设计方法。以该方法设计的160 W恒流LCC谐振变换器,能在20～80 V的输出电压范围内恒流,最大恒流误差为4.45%,满载效率为94.7%。     

PHEV车载蓄电池充电电路控制方法研究

车载充电器是给插电式混合动力汽车电池包充电的设备。半桥LLC谐振变换器在频率调制的方式下能够实现主开关管的零电压开通和副边整流二极管的零电流关断,能够降低开关损耗。用调频控制方法实现了PHEV车载蓄电池的恒流恒压充电。仿真及实验结果都表明,用调频控制半桥LLC谐振变换器的方法在PHEV车载充电电路中有很好的表现。     

新型谐振式开关电容变换器及其潜电路分析

针对传统三电平开关电容变换器存在硬开关或软开关实现较苛刻的不足,提出一种恒流充电谐振放电的新型1/2降压式开关电容变换器,谐振电容的谐振电流脉冲数减半,增大了电流占空比,降低了谐振电容的阻性损耗。以电路谐振和能量变换的规律,分析了输出电压、充电脉冲平均电流和变换效率等数学表达式,并得出一种简单的减少潜电路产生的新方法。这种谐振型开关电容变换器在一定范围内可通过调频方式调压,是一种谐振电感量小且效率高的直流变换器。最后通过仿真和实验验证了电路及其分析过程的正确性。     

Hybrid DC–DC converter with high efficiency,wide ZVS range,and less output inductance

In this paper, a new soft switching direct current (DC)–DC converter with low circulating current, wide zero voltage switching range, and reduced output inductor is presented for electric vehicle or plug‐in hybrid electric vehicle battery charger application. The proposed high‐frequency link DC–DC converter includes two resonant circuits and one full‐bridge phase‐shift pulse‐width modulation circuit with shared power switches in leading and lagging legs. Series resonant converters are operated at fixed switching frequency to extend the zero voltage switching range of power switches. Passive snubber circuit using one clamp capacitor and two rectifier diodes at the secondary side is adopted to reduce the primary current of full‐bridge converter to zero during the freewheeling interval. Hence, the circulating current on the primary side is eliminated in the proposed converter. In the same time, the voltage across the output inductor is also decreased so that the output inductance can be reduced compared with the output inductance in conventional full‐bridge converter. Finally, experiments are presented for a 1.33‐kW prototype circuit converting 380 V input to an output voltage of 300–420 V/3.5 A for battery charger applications. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种L-R复合型桥式DC/DC变换器

提出了一种L-R复合型桥式DC/DC变换器。该变换器在传统半桥LLC谐振变换器的基础上,仅增加一组L桥臂,有高、低2种电压增益模式。在高电压增益模式,采用脉冲宽度调制,通过L桥臂对电感线性储能,获得了比传统LLC谐振变换器更高的电压增益,具有更宽的输出电压范围,且电压增益受励磁电感影响小,电路工作无回馈电流。在低电压增益模式,采用脉冲频率调制,电压增益特性与传统LLC谐振变换器接近,但有更小的回馈电流和循环电流。详细分析了所提拓扑2种电压增益模式的工作原理,推导出增益公式,并与传统拓扑进行对比。最后搭建了一台输入电压为220 V、输出电压为100~160 V的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

Series-type charger with output voltage automatically regulated and hot swap

Since the traditional series-type charger has no function of hot swap, a new series-type charger with hot swap is presented herein. In this study, hot-swap battery and stopping charging battery are achieved by floating voltage detection and battery bypass detection. Furthermore, by means of controlling the voltage across the collector of the bipolar junction transistor (BJT) and the ground, the output voltage of the DC–DC converter can be automatically adjusted. Accordingly, the BJT can always work under the active region with a designed constant voltage across it for any number of batteries in the steady state, reducing undesired conduction loss. Also, one constant current control circuit is utilized, which is connected in series with the voltage and bypass detectors. Above all, unlike the traditional series-type charger with the active equalizer, there is no energy transferred among batteries in the proposed charger. Finally, the proposed series-type charger with four battery channels is designed and applied to charging 18650 Li-ion batteries. Via some experimental results, the effectiveness of the proposed charger can be verified.     

SLR式软开关充电电源的设计

设计了一种以串联负载谐振变换器为主电路拓扑的充电电源,介绍了串联负载谐振变换器的工作原理和软开关特性。分析了在电池负载条件下电路的电流特性,设计了控制电路,通过定脉宽调频控制实现对负载的恒流充电。针对输出电流纹波较大的问题,设计了电源模块交错并联的解决方法,仿真验证了该方法的可行性。研制了一台电源模块样机,实验结果表明...     

36V电动自行车蓄电池智能充电器

提出了一种采用先恒流后恒压的两段式充电方法的蓄电池智能充电器。该充电器以Buck变换器为核心,利用UC3886芯片实现平均电流模式PWM控制,并且通过一定的控制电路实现智能化充电。阐述了该充电器的充电方式、控制方法的设计以及整个电路的分析。     

具有最小电流峰值的电容滤波高频高压并联谐振变流器

建立了一种具有最小电流峰值的电容输出滤波高频高压并联谐振变流器分析设计方法.在保证电路等效输出电压与输入电压相等的条件下,输入电流波形接近矩形波,从而电路具有最小的电流峰值.本文在对电容输出滤波并联谐振电路工作原理分析的基础上,对电路不同工作模态进行了数学描述,并经过进一步分析推导了反映系统特性的表达式和曲线,可用于指导电路参数的设计和系统特性的分析研究.构建了一台24kV/10kW输出的实验样机进行了实验验证,结果表明在现有参数条件下电路具有最小的电流峰值,并且可以通过调整占空比实现全负载范围内的定频稳压功能.     

全桥ZVS PWM电容器充电变换器

为对广泛应用的电容充电大功率全桥零电压软开关高压变换器进行理论分析,从零电压(相当输出短路)到最大电压用变换器对电容器进行了充放电试验。变换器电路中充分利用器件的寄生参数,通过在高压变压器的原线圈串联电感,实现主开关管输出高压整流二极管的零电流软切换,变换器通过脉宽调制和电流控制调节输出电压并具有过压和过流保护功能。给出变换器的静态分析,同时给出了基于UCC3895 PWM控制器的直流—直流变换器样机的详细设计和1 kJ/s充电速度的实验结果表明变换器的理论分析正确,方法可行。     

基于电池电流前馈控制策略的两级式双向储能变流器控制

当下储能发展的速度以及多样性催生了多种不同电压等级的储能电池,所以能适应不同电压等级电池组的双向储能并网系统是当下分布式发电发展的关键,而由于直流的DC/DC变流器具有升压功能,所以将直流斩波与逆变背靠背设计能够满足此条件,但是由于在电池充放电过程中直流母线电压存在严重暂态波动,严重降低了储能系统的稳定性。为此本文针对背靠背的储能变流控制系统在充放电过程中所出现的暂态性提出一种基于电池参考电流前馈补偿控制策略,并采用不同电压等级的电池接入系统进行仿真验证。