新型磁集成组合式Sepic变换器研究

为提高Sepic变换器的电压增益,同时减小电感电流纹波及变换器体积,研究了一种新型磁集成组合式Sepic变换器。将2组Sepic变换器结合在一起,提出组合式Sepic变换器的拓扑结构,并将其中2个储能电感进行磁集成。新型组合Sepic变换器具有较低的电感电流纹波,且其电压增益是传统Sepic变换器的2倍,在采用磁集成技术后,合理设计耦合系数,集成下的电感电流纹波明显减小。分析了该变换器的各项工作性能;应用PSIM仿真软件对理论分析进行仿真验证;最后制作实验样机对理论分析与仿真数据进行实验验证。     

磁集成隔离型开关电感Sepic变换器研究

针对传统Sepic变换器电压增益低,电感电流纹波大,电磁干扰严重等不足,提出了具有磁集成技术的隔离型开关电感Sepic变换器,该变换器将传统Sepic变换器中的储能电感替代为开关电感,加入隔离变压器实现电气隔离,并将开关电感与变压器进行磁集成。详细分析了该变换器的工作过程,推导了电压增益表达式与电感电流纹波表达式,并给出了磁集成设计方案。该变换器电压增益为传统Sepic变换器的N(1+D)倍,电感电流纹波减小为传统Sepic变换器的一半。最后通过实验验证了所提变换器的合理性。     

磁集成高增益Zeta变换器研究

针对传统升压变换器升压能力不足的问题,提出一种改进型磁集成高增益Zeta变换器.分析了该变换器的工作原理以及工作模态,推导了输出电压增益公式,分析了二极管、开关管、电容的电压应力,引入磁集成技术对电感进行耦合,减小了变换器体积和电感电流纹波.与传统Zeta变换器相比,电压增益提高了(3D+1)/D倍,电感电流纹波减小1...     

基于磁集成技术的低纹波CUK式开关电源

为研究开关电源的输入和输出的纹波与电路中磁性元件的关系,以隔离型CUK式开关电源为研究对象,分别推导了其输入和输出电流与电源中电感的表达式,并以此为基础探讨了在隔离型CUK式开关电源零纹波输入和输出电流的实现条件。研究了隔离型CUK式开关电源的磁集成的实现方法,仿真结果验证了推导的正确性。     

一种新型磁集成高增益耦合电感倍压Boost变换器

提出一种新型磁集成高增益耦合电感倍压Boost变换器,该变换器由两个带耦合电感单元的Boost拓扑电路组合而成,两个开关管工作方式相同,通过改变两个耦合电感的匝数比提升变换器电压增益。分析耦合电感在不同模态下的等效电感和其对变换器工作状态的影响;给出变换器主要工作波形和各模态等效电路;推导变换器电压增益的表达式;分析开关管和二极管电压与电流应力;为减小电感电流纹波对两个耦合电感单元进行磁集成,并给出磁集成后电感电流纹波表达式。建立耦合电感漏感模型并推导漏感对变换器电压增益影响的表达式。分析结果表明,变换器具有电压增益较高、开关管电压应力较低、电感电流纹波较小等优点。通过实验验证了理论分析的正确性。     

磁集成开关电感Sepic变换器研究

为了提高传统非隔离变换器的电压增益、开关频率和功率密度,同时减小电感的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成开关电感技术应用到传统的Sepic变换器中,提出了磁集成开关电感Sepic变换器.采用开关电感结构替换传统Sepic变换器中的电感能够有效提高变换器的电压增益;采用磁集成技术能够减小变换器电感支路的电流纹波.通过模...     

具有磁集成开关电感单元的直流变换器

为了提高传统Boost变换器的电压增益、转换效率以及降低开关管的电压应力,在新型Boost变换器中引入了开关电感单元,提高了该变换器的电压增益。由理论分析可得,相比于传统Boost变换器,引入开关电感后的新型Boost变换器的电压增益提高了(2-D)(1+D)/(1-D)倍,同时将开关电感单元与输出电感进行磁集成,不仅可以有效地降低了支路电感的电流纹波,还可以减小变换器磁性器件的物理体积。应用PSIM软件对理论分析进行了仿真验证,并制作了实验样机,证明了理论分析的正确性。     

磁集成开关电容高增益级联Boost变换器

为进一步改善基本级联Boost变换器的电压增益等关键性能,提出了一种磁集成开关电容高增益级联Boost变换器。该变换器利用拆分开关电容的两个倍压单元,使之与级联变换器的前级储能结构重新组合,同时将磁集成技术应用其中,一方面实现高电压增益,同时减小开关管的电压应力与电感电流纹波。分析变换器的各个工作模态,推导出性能参数,给出了磁集成设计方案,最后通过仿真和实验样机实验,验证了理论分析的正确性。     

新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器

为了提高传统级联Boost变换器的电压增益、减小支路电感电流纹波,减弱开关管电压应力、减小变换器的体积,本文将磁集成技术、开关电感和储能电容应用到级联Boost变换器中,提出了新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器。通过引用两个开关电感和储能电容可以使本文提出的变换器的电压增益提高为传统级联Boost变换器的4倍。利用磁集成技术合理设计出耦合电感系数不仅可以有效减小变换器电感支路的电流纹波与开关器件的电压应力,同时还提高了系统暂态响应速度,减小了变换器的体积重量,从而提高变换器的电气性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

含倍压单元的磁集成Boost-Cuk组合变换器

传统Boost与Cuk变换器电压应力低,电流纹波大,故提出一种Boost-Cuk组合变换器拓扑.同时用倍压单元替代输入电感,并将输入与输出电感进行磁集成,得到含倍压单元的磁集成Boost-Cuk组合变换器.分析了电容值不同时的电路工作模态,给出了电压增益和电压应力,可知电压增益明显提高;同时选择最佳方式进行集成,并给出了设计准则,电流纹波得到了明显减小,也减小了变换器的体积.并分析了电容不平衡引发的二极管的尖峰电流,以此来选择合适的器件,仿真与实验结果验证了理论分析的正确性.     

具有低输入电流纹波带耦合电感的双向DC-DC变换器

针对燃料电池发电系统输出电压低和输入电流纹波大的问题,本文设计了一种新型带耦合电感的双向DC-DC变换器。该变换器利用超级电容器减少电流纹波对燃料电池的冲击从而提高燃料电池的发电效率,同时通过改变占空比和耦合电感的匝数比来提高输出电压增益。在Matlab/Simulink软件中创建仿真模型,采用平均电流模式搭建控制电路,并详细地分析升压和降压模式下变换器的开关状态与工作特性。仿真结果为：变换器的输入电流纹波约为1%,在耦合电感变比为1时升压电压增益最高为16。结果表明本文所提变换器可以在满足燃料电池发电系统对低频电流纹波的要求同时实现高电压增益,验证了所提出拓扑的可行性。     

一种零电流纹波交错Boost变换器

为了有效利用光伏或燃料电池等低压可再生能源,研究了一种电源直接供电的改进交错连接Boost变换器。与基本交错并联Boost变换器相比,改进交错连接Boost变换器中输入电感交错并联,输出电容交错叠加在输入电源的两端。通过结构改进,使得上述变换器具有较高的电压增益,同时功率开关管和二极管的相对电压应力得到了有效降低;直流电源可以直接供电给负载,提高了效率。在此结构基础上,在输入端引入一个较小的辅助电感,理论上可使输入电流纹波近似等于零。详细分析了该变换器的工作原理及其稳态特性,最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

一种适于燃料电池发电用高增益Boost变换器

针对燃料电池等低电压微型电源的特点,研究了适于燃料电池发电用低输入电流纹波、高电压增益Boost变换器。该变换器是在传统两相Boost变换器结构的基础上引入中间储能电容,采用互补控制方法控制两个主开关管,其主要特点是:具有较高的电压增益,同时可有效降低功率开关管和二极管的电压与电流应力;根据电路中所采用开关占空比的大小来合理设计两个电感的感值,可以实现零输入电流纹波。文中详细分析了电路的运行原理及其稳态特性,最后通过实验验证了该拓扑的正确性和有效性。     

低压侧电流零纹波的高增益软开关双向变换器

提出了一种非隔离型双向DC-DC变换器,通过优化设计耦合电感实现了低压侧电流零纹波.该变换器还具有以下优点:电压增益较高(升压模式下G=(1+D)/(1-D));开关管数量少(3个),电压应力较低(约为高压侧电压的一半),且开关管均实现了零电压软开关;此外,其只需要一个磁芯,且输入输出端共地.对所提变换器的工作原理、稳态特性、低电压侧电流零纹波条件、软开关条件和参数设计方法进行了深入分析,并通过一台250 W/100 kHz的原理样机仿真验证了所提拓扑的可行性.