Buck与推挽级联式DC/DC变换器的研究

介绍了Buck与推挽级联构成的级联式电流反馈推挽DC/DC变换器。由于推挽级开关管和输出整流管电压应力小,且与输入电压无关,因而极适合宽输入电压范围,并有利于变换器的优化设计。分析了该变换器的工作原理,给出了变换器的主电路、控制电路及变压器的设计,最后给出了输入36～72V,输出5V/50W的样机实验结果。     

高频变压器次级串联开关电源的实现

基于平面变压器、次级软开关技术和CA 1524控制器,设计了满载效率为90%的单级推挽逆变一全桥整流的12 V/220 V DC/DC变换器单元,以及次级绕组两级串联方案,实现了输出功率1 kW以上,满载效率90%.给出了实测波形和不同输入电压和不同输出功率条件下的整机效率曲线.实验结果表明,谐振软开关次级多级串联开关...     

基于半桥谐振拓扑的高效高密度兆赫兹RDCX变换器研究

谐振变换器因其软开关特性,很容易实现MHz的开关频率,满足高密度供电模块的效率和密度要求。但是MHz高频谐振拓扑采用调频控制方式存在软开关范围受限的问题。当谐振变换器工作在直流变压器(DCX)时才能充分发挥其高效率高功率密度的优势,但是失去了电压调控能力。因此本文通过在DCX中串联可控电压源的方式实现可调直流变压器(RDCX)。绝大部分输入功率直接通过DCX处理,仅通过小部分输入功率的两级处理实现输出电压调节,保证了电路的高效率和高功率密度优势。文中详细设计了输入电压360V-400V,输出电压12V,满载功率750W的RDCX样机参数,通过实验验证了该RDCX方案的优越性。     

基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的研究

串联谐振DC/DC变换器具有电路结构简单、在全输入和全负载范围内可实现开关管的ZVS、功率转换效率高等优点,是目前开关电源研究的热点之一。本文分析了基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的工作原理,阐明了变换器在三种不同开关频率下的工作特性,定量地给出了不同工作状态下变换器的输入电压、输出电压、开关频率以及谐振电感等参数之间的关系式。在一台1.5KW原理样机上的实验结果表明,该变换器变换效率最高可达96.3%,所有开关管实现ZVS,不同工作状态时变换器输入输出电压等参数关系与理论分析一致。     

基于SiC MOSFET的高压输入LLC变换器研究

针对高输入电压场合,设计了基于SiC MOSFET的共初级开关管的多变压器输入串联输出并联LLC变换器。通过采用SiC器件提高了变换器开关频率,减小了DC/DC变换器体积。对电路工作原理和均流特性进行了分析,从效率和控制复杂度的角度合理选择电路参数,降低开关损耗,提高变换器效率。最后,制作了一台输入电压为800~1 000 V,输出为25 V/2 kW的样机,验证了LLC变换器设计的合理性。     

一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器

提出一种开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器。不同于传统有源钳位技术,该变换器中的单个有源钳位电路为两个变压器去磁,以简化电路结构,并提供谐振回路实现能量反向传递。同时,输入串联输出并联结构可分担输入电压,减轻单个器件电压应力。采用交错并联PWM的控制策略,以减小输入电流纹波。该变换器开关频率固定,可避免传统调频方式中存在的磁性元件、同步整流驱动设计困难等问题,且具有一定的输出电压调节能力。此外,利用谐振原理,该变换器可实现开关管的零电压开通以及二极管的零电流开关,提升变换效率。详细分析开关频率固定的输出可调型有源钳位正激双向谐振变换器的工作原理以及稳态特性,最后搭建了一台43~53V输入、24V/1.8A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

正激推挽电路的ZCS方案

提出了正激推挽电路的ZCS方案。在次级整流桥后增加辅助谐振网络，实现了电路主开关管的零电流开关(ZCS)。通过理论推导、仿真分析和28．5V输入75V输出DC／DC ZCS变换器的研制证明了该方案的优点。本电路的零电流方案具有通用性，可以应用到其他有变压器隔离的变换器拓扑中。     

一种次级LC谐振变换器的建模与参数设计

提出一种LC谐振型推挽直流变换器拓扑。初级采用桥型推挽结构,次级采用倍压结构,主要利用变压器漏感和倍压电容构成的LC谐振来传递能量。该变换器能实现初级开关管和次级二极管的零电流开关,有效抑制开关管的最高承受电压。针对电路输入输出特性,采用基波分析法建立相应的电压增益模型,反映谐振品质因数、漏感系数及频率比对电压增益的影响。根据电压增益模型设计了一款22~28 V输入/360 V输出/额定负载650 W的样机的电路参数,实验验证了电路的可行性和电压增益模型的有效性。     

基于Saber的电动车LLC电源仿真

电动车控制器的辅助电源可采用半桥LLC谐振变换器,为此基于Saber设计了一款DC/DC降压半桥串联谐振变换器。半桥LLC电路采用UC3863作为控制芯片,计算出变压器匝数比、谐振电感、谐振电容等参数后,通过反馈回路采样输出电压和电流,通过隔离脉冲变压器驱动MOSFET管;DC/DC电路采用半桥串联谐振电路,将蓄电池提供的48 V降压到15 V、5 V两路电压。对电源用Saber进行仿真,最终实现了48 V到15 V、5 V的降压输出。     

基于LLC谐振变换器的电力电子变压器

提出了一种基于LLC谐振变换器的三级型降压式电力电子变压器(PET)拓扑结构。所述结构的输入侧高压级为二极管钳位三电平整流电路,以降低开关器件耐压等级;隔离级采用了三电平LLC串联谐振型DC/DC变换器,其每个主开关电压应力是输入电压的一半,并且在全负载范围内工作在软开关状态,可降低PET的损耗,提高其效率;输出侧低压级为两电平三相四桥臂逆变电路,以应对大量存在的不平衡和非线性负载。对所述的PET结构进行了控制方案设计,并做了仿真研究。仿真结果表明:该PET结构在实现了传统变压器隔离、变压和能量传递等功能的基础上,还具备电能质量调节功能,可有效避免系统与负载之间因不平衡或畸变而对彼此产生的影响。     

辅助电路无储能电容的谐振直流环节软开关逆变器

多数谐振直流环节软开关逆变器在直流母线间串联分压储能电容来为谐振电路提供能量,其缺点是分压电容所形成的中性点电位可能发生变化。针对这个问题,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器拓扑电路。该拓扑电路不需要在直流母线之间串联储能电容来均分直流电源电压,没有中性点电位的变化问题,提高了软开关逆变器的可靠性,并且辅助电路结构相对简单,有利于降低硬件成本和简化控制策略。详细分析了逆变器在不同工作模式下的工作原理,给出了软开关的实现条件,建立了辅助电路的功率损耗数学模型,并制作了一台3 k W的实验样机,实验结果表明该新型软开关逆变器的开关器件实现了软开关。该新型软开关逆变器能有效降低开关损耗和改善效率。     

三相PWM逆变器软开关动作时序分析

通过对软开关三相PWM逆变器的研究和实验，针对在实验中出现谐振槽不正常的现象，分析了本软开关电路拓扑下实现软开关动作的工作原理及谐振动作时序，阐述了PWM驱动信号与谐振电路的动作时序间的关系，指出要使谐振能正常进行，必须要使PWM驱动信号的开通动作控制在谐振电感的电流iLr变为负之前，这样才能在直流母线电压上出现一个完整的谐振槽，保证逆变器主电路开关管实现软开关动作。     

适用于ISOS拓扑的高压DC/DC变换器研究

在电力电子变压器和直流配电网等领域,需要采用DC/DC变换器双向传输能量。为了适用不同电压等级电网,研究适用于ISOS拓扑的双向DC/DC变换器,采用双向LLC谐振实现能量双向流动时开关器件的ZVS和准ZCS,使用均压电阻实现系统的稳态均压。首先描述双向LLC谐振变换器的工作波形,然后采用基波分析法对电路的增益特性进行分析。将适用于ISOS拓扑的增益特性及软开关的实现条件作为双向LLC谐振网络设计的依据,并对高频隔离变压器和ISOS拓扑的均压电路进行分析与设计。最后研制2个6.25 kW的变换器,对所提出的设计方法进行验证。试验证实变换器能够实现能量双向传输时开关器件的ZVS和准ZCS,并且能量双向流动时变换器具有相同的增益特性,同时变换器的串联不均压度小于3%。     

Series resonant high‐voltage DC–DC converter with reduced component count

This paper proposes a novel zero‐current‐switching series resonant high‐voltage DC–DC converter with reduced component count. The series resonant inverter in the proposed topology has two power switches (insulated‐gate bipolar transistors, IGBTs), two resonant capacitors, and only one high‐voltage transformer (HVT) with center‐tapped primary windings. The power switches are connected in the form of a half‐bridge network. The leakage inductances of the transformer's primary windings together with the resonant capacitors form two series resonant circuits. The series resonant circuits are fed alternately by operating the power switches with interleaved half switching cycle. The secondary winding of the HVT is connected to a bridge rectifier circuit to rectify the secondary voltage. The converter operates in the discontinuous conduction mode (DCM) and its output voltage is regulated by pulse frequency modulation. Therefore, all the power switches turn on and off at the zero‐current switching condition. The main features of the proposed converter are its lower core loss, lower cost, and smaller size compared to previously proposed double series resonant high voltage DC–DC converters. The experimental results of a 130‐W prototype of the proposed converter are presented. The results confirm the excellent operation and performance of the converter. © 2016 Institute of Electrical Engineers of Japan. Published by John Wiley & Sons, Inc.     

零电压持续时间不依赖于负载电流的谐振直流环节逆变器

为改善逆变器的效率和性能,提出一种具有谐振直流环节的新型零电压软开关逆变器。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的零电压软开关动作。其辅助谐振单元中,只有2个辅助开关器件,控制相对简单,零电压持续时间不依赖于负载条件,而且电路中避免了使用大电容,没有中性点电位的变化问题。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件。制作一个10 kW的实验样机,通过实验结果验证了该软开关逆变器的有效性。     

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。     

直流母线串联辅助电路的谐振直流环节逆变器

为实现一种结构简单,控制方便,高效率,高功率密度的逆变器,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器的拓扑结构。通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加串联在直流母线上的辅助谐振单元,使直流母线电压周期性地归零,可以实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件可以实现零电流开通和零电压关断。此外,辅助谐振单元只有一个辅助开关,硬件成本低。分析了电路的换流过程和设计规则,并建立起辅助谐振电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。制作了一个1 k W的实验样机,实验结果表明逆变器的主开关和辅助开关器件都实现了软开关,所以该软开关逆变器能有效地降低开关损耗和提高效率。     

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。     

无中性点电位变化的并联谐振软开关逆变器

为了实现逆变器的高效率和高性能运行,提出一种新型直流母线并联谐振零电压过渡软开关逆变器,通过在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振单元,实现了逆变桥开关器件的软开关动作,同时,辅助谐振单元的开关也为软开关动作。此外,电路中避免了使用大电容,没有中性点电位的变化问题。该电路对谐振元件和辅助开关的功率要求较低,控制简单且不依赖于负载条件。对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和回路的参数设计方法。制作一个10kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性。     

一种新颖的耦合电感MVS无源无损缓冲电路

研究了一种适用于大功率Buck变换器的带耦合电感的最小电压应力(Minimun Voltage Stress,简称MVS)无源无损ZCS开通缓冲电路,它利用耦合电感的漏感与谐振电容在功率管开关过程中进行谐振,实现软开关。分析了变换器的工作模态,给出了软开关环节中耦合电感和谐振电容的参数设计方法,并搭建了150 W实验样机。实验结果表明,该结构实现了功率开关管ZCS开通和近似ZVS关断,抑制了功率二极管的反向恢复过程,减小了开关损耗,提高了变换器的效率。