DCM模式下双向DC/DC变换器的性能分析

针对目前交错并联磁集成双向DC/DC变换器工作在DCM模态下的分析不全面这一研究现状,以三相电感进行耦合的三相交错并联磁集成Buck/Boost双向DC/DC变换器为实例,在轻载时关断MOS管,利用MOS管的体二极管具有单向导电的特性,避免电感电流出现负值,从而降低变换器的能量损耗,提高变换器的效率.首先,深入分析了运行在Buck状态下的双向DC/DC变换器的DCM模态的稳态性能;其次,分析了变换器的工作状态转换条件,求出各模态转换的临界负载电流,并且通过引入的变比与其他参数之间的关系来具体分析变换器在各种工作情况(CCM/DCM)下的每一相相电流的变化规律;最后,通过仿真和试验的实际数据来验证理论分析的正确性.     

一种三相交错并联DC/DC储能变换器的设计研究

提出了一种应用于储能逆变器的三相交错并联DC/DC变换器,该变换器具有输出电流纹波小、开关器件电流应力低、能量双向流通、系统效率高的优点。详细分析了交错并联DC/DC变换器的工作原理和控制策略,推导了变换器占空比和电感电流纹波的表达式;并运用Simulink平台和20kW原理样机验证了理论分析的正确性。     

交错并联三绕组耦合Buck变换器设计

针对传统交错并联Buck变换器存在占空比小的问题,将三绕组耦合电感引入反激变换器,设计了一种交错并联三绕组耦合Buck变换器。分析了该变换器中开关管和输出二极管的电压应力,进而得到该变换器的输出电压增益,并对该变换器拓扑进行了优化。仿真和实验结果表明,该优化拓扑可有效抑制开关管两端的电压波动,降低开关管的电压应力。     

交错并联双向DC/DC变换器小信号模型分析

非隔离型双向DC/DC变换器广泛的应用于混合直流供电系统中,在低电压大电流的场合采用交错并联拓扑结构的双向DC/DC变换器具有显著的优势。基于超级电容与蓄电池的混合储能系统,采用状态空间平均法,以三通道交错并联Buck/Boost变换器在Buck模态的工作状态作为模型进行分析,推导出相电感电流连续模式(CCM模态)下的交流小信号状态方程及其等效模型,并得到了电路模型的开环传递函数。通过Matlab仿真得到整个系统开环幅频和相频特性曲线,并以此为依据优化设计控制器的补偿网络,提高了系统的稳定性和瞬态响应速度,最后进行实验验证,结果表明双闭环的控制策略实现了恒压限流且动态特性较好。     

航电系统中单相PFC变换器输入电流过零畸变的改善技术

在航空交流电网系统中,PFC(power factor correction)变换器输入电流在输入电压过零点附近会发生畸变现象.详细分析了输入电流过零畸变的原因,指出电感大小、输入电流与电压相位差是其主要因素,并通过仿真验证该理论分析的正确性.通过引入交错并联技术,可以减小电感量并等效提高开关频率,从而可以有效改善过零畸变.为此,设计实验验证该方法的有效性.实验结果表明过零畸变得到明显改善,电流谐波达到相关标准,可适用于航电系统.     

交错并联Boost PFC升压电感研究

本文分析了在电感电流断续模式下，交错并联的两个Boost PFC电路采用分立电感与耦合电感的工作过程。相对于分立电感，采用耦合电感的Boost PFC电路，存在电感峰值电流大，输入电流谐波分量高，功率因数低等问题。针对这些问题，采用了一种新颖的集成电感，并利用Gyrator-capacitor法对该集成电感的绕线方式建立了PSpice仿真模型。通过仿真，验证了这种集成电感能很好地克服耦合电感存在的缺点，其工作特性接近于两个分立电感。     

基于FPGA的四相交错并联磁集成Buck变换器研究

在负载变化范围较小的前提下,为提高Buck变换器输出电压精度和电压纹波,在传统Buck变换器拓扑结构基础上,引入多相交错并联磁集成技术.详细分析磁集成条件下,变换器在占空比0～1范围内的相电感电流纹波、四相电感总输出电流纹波、电压纹波与磁耦合系数的关系,确定磁集成变换器占空比与磁耦合系数的最佳选择范围.提出磁集成变换器小信号建模一般方法,并设计出基于FPGA的数字控制器.制作四相交错并联磁集成Buck变换器实验样机,通过实验验证了理论分析的正确性.     

采用磁集成技术的不对称半桥倍流整流变换器

本文结合不对称半桥倍流整流变换器.介绍了两个电感与一个变压器的集成。通过集成磁件的变换,给出了磁集成的两种方式,即正向耦合方式与反向耦合方式。理论分析和PSpice仿真验证了反向耦合方式在磁芯体积和功率损耗减小方面具有优势,在变换器效率上反向耦合方式也明显高于正向耦合方式。     

应用于矿用电机车的并联交错DC/DC变换器研究

针对目前应用于矿用电机车的非隔离型变换器转换效率低、易损坏开关器件、不适用于超级电容等问题,介绍了一种应用于矿用电机车的并联交错DC/DC变换器。在低压侧采用并联交错结构对电容充电,并减小电流纹波;在高压侧通过增加一个开关管使2个电容串联放电,以提高升降压增益。介绍了该变换器在升压驱动模式和降压充电模式下的工作过程,并设计了电压/电流双闭环升压和恒流限压充电控制器。实验结果表明,并联交错DC/DC变换器能够有效提高电机车在直流变换环节的性能。     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。     

New improved two-phase interleaved converter with clamp circuit and diode capacitor cell

This paper introduces a new improved two-phase DC–DC interleaved converter with clamp circuit and diode capacitor cell with coupled inductor for DC micro grid. The key focus of this research is to amend voltage gain and to cut down the stress of the switches. The diode capacitor arrangement with coupled inductor used to attain twice the voltage gain. The capacitors are connected end to end at the output to dismiss the voltage ripple. The gain of the modified converter is improved by secondary winding of coupled inductor. The leakage energy of the inductance is recycled and voltage spikes of power switches during turn off operation are suppressed by clamp circuit. The theoretical analysis of the modified converter is verified through simulation. A prototype of 150 W is constructed to demonstrate the efficient operation of the converter.     

三相VSR主电路参数设计与仿真

近年来电力电子变流技术得到迅猛发展,使整流器对电网造成了严重的“污染”,严重地影响了电能质量.通过建立三相VSR的数学模型,重点分析了交流侧电感和直流侧电容对主电路的重要作用.根据VSR的实际运行状况在理论上给出了新的设计方法,为验证设计的合理性,在Matlab/Simulink下建立仿真模型.通过仿真,得出以下结论:系统的动态响应速度明显提高,交流侧的电流跟踪电压波形接近于正弦波,系统功率因数接近于1,对VSR的参数设计有重要的理论指导意义.     

移相全桥DC／DC变换器的设计与研究

随着电力电子技术的不断成熟,为了开关电源朝着重量轻、体积小、高频化、高效率的方向发展,文章采用软开关技术来使开关管实现零电压开通或零电流关断,从而提高了效率,减小了电磁干扰。同时发现,带饱和电感的移相全桥DC／DC变换器不仅可以更好的实现零电压开关,而且可以减小占空比的丢失。     

Analysis and design of single-phase power factor corrector with genetic algorithm and adaptive neuro-fuzzy-based sliding mode controller using DC–DC SEPIC

This paper proposes a methodology for single-phase power factor correction with DC–DC single-ended primary inductance converter (SEPIC) using cascade control strategy which comprises of genetic algorithm-based outer PI controller and an inner current controller which uses an adaptive neuro-fuzzy inference system-based sliding mode controller. DC–DC SEPIC is a fourth-order converter, and in order to reduce the complexity in controller design, reduced-order model of the original higher-order system is obtained by using Type-I Hankel matrix method. The performance of the proposed system is analysed using MATLAB/Simulink-based simulation studies. In order to ensure the robustness of the proposed controller, the performance parameters such as percentage total harmonic distortion, power factor, % voltage regulation, and % efficiency are analysed. From the simulation results, it is inferred that the proposed method provides efficient tracking of output voltage and effective source current shaping for load, line, and set point variations.

     

基于L6565D的直流电压输入反激式开关电源设计

基于L6565D控制芯片,以直流电压为输入,设计反激式开关电源,作为电力电子变换器中的辅助电源。设计RCD钳位电路参数,吸收变压器漏感能量,减小功率器件电压应力;利用准谐振技术,实现功率开关器件的低电压导通,降低交叉损耗,提高电源效率。最后通过仿真和实验结果验证了电路设计的可行性。     

Digital hysteresis sliding mode control for interleaved DC–DC converters

This paper presents a digital constant frequency sliding mode control (SMC) law for interleaved DC–DC converters. Constant switching frequency and interleaving are achieved by dynamically adjusting the hysteresis of the control signals generating comparators. The interleaving method neither imposes constraints on the number of required phases to obtain a specific output voltage nor uses quasi-SMC. Hence, the control scheme achieves high flexibility, robustness, and performance. Furthermore, a sliding mode observer (SMO) for reconstructing the inductor currents is proposed. Experimental results for a two-phase buck converter are reported. The control concept accomplishes an improved dynamic performance in comparison with quasi-SMC.     

基于MATLAB输出缓冲器的同步开关噪声模型

随着集成电路的发展,由于封装寄生电感的存在,同步开关噪声的影响越来越严重。提出了一种COMS输出缓冲器同步开关噪声模型并且考虑和分析了封装间互感对同步开关噪声的影响。使用Matlab计算得到的峰值同步开关噪声与HSPICE仿真结果相比,电压误差在8%之内,验证了该模型的正确性。另一方面,通过对互感的分析,得出了同步开关噪声随着互感的增加而减少,为抑制同步开关噪声提供新思路。     

六相感应电动机定子间互感电压研究

对六相感应电动机通入梯形波相电流时的定子间瞬时自感、互感系数及互感电压进行了理论计算和有限元分析。计算及分析结果表明:定子侧通入梯形波的六相感应电动机可以模拟直流电动机控制模式;转矩电流对定子每相的感应电压影响非常小,验证了建模与仿真时忽略定子转矩电流和转子感应电流产生的磁效应是合理的。     

电网电压不对称跌落下直驱风电系统控制策略

针对电网电压不对称跌落下直驱风电系统并网运行过程中出现的直流环节过电压、并网电流畸变、并网功率波动问题,在直驱风电系统并网变换器的直流环节并联超导磁储能系统;同时在分析电网电压不对称跌落下网侧变换器数学模型的基础上,采用抑制并网功率波动的正负序电流控制对网侧变换器的控制策略加以改进,从而稳定直流环节电压、改善并网电流品质、抑制并网功率波动。仿真结果验证了该控制策略的正确性和有效性。