DAB变换器移相优化控制策略研究

拉格朗日极值法是求取变量受一个或多个条件限制的多元函数极值的方法,在此以该方法为基础,改进得到了双有源桥(DAB)变换器优化控制策略.相比常用的解析法,避免了求解外移相比和内移相比及电压调节比方程式的过程,同时也避开了较为复杂的闭环系统设计.通过舍掉函数对拉格朗日乘子偏导数为零的条件,得到几个平面相交的交点即为连续的最...     

一种移相控制混合型LLC谐振变换器

分析了移相控制混合型LLC谐振变换器的工作原理,研究了其工作特性.研究结果表明,变换器在实现开关器件软开关保证效率的同时,具有较宽的输出电压范围.搭建了样机进行实验验证,实验结果表明变换器实现了初级开关管零电压开关(ZVS)开通、次级二极管零电流开关(ZCS)关断,并拥有近3倍的输出电压范围,验证了该方案的可行性.     

能量路由器中DAB变换器电流应力优化与ZVS控制方法

针对能量路由器中双有源桥(Dual Active Bridge,DAB)变换器的传输效率不高、电流应力大和动态性能不佳的问题,提出一种基于最小变压器漏感电流与全功率范围开关器件零电压开通(Zero Voltage Switching,ZVS)相结合的三重移相(Triple Phase Shift,TPS)控制方法。该方法通过对TPS调制下DAB变换器的漏感电流特性、传输功率特性和软开关特性进行分析,推导出三个控制变量(D₁,D₂,D_φ)间的最优关系表达式,优化了传统TPS控制,根据负载情况,灵活切换控制模式,使得所有开关器件均实现ZVS和电感电流有效值最小。仿真实验结果证明了所提控制策略的有效性及正确性。     

基于扩展移相的双有源桥变换器复合优化控制策略

现有双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的扩展移相(extended phase shift,EPS)控制优化策略存在数学模型不完整、工作模式不全面、优化目标单一、无法在线优化等问题。为此在全面分析EPS的工作模式和各模式传输功率、回流功率及电流应力数学模型的基础上,提出了一种EPS控制的回流功率和电流应力复合优化控制策略,优化目标是在保证回流功率最小的前提下优化电流应力,在分析比较不同工况下各模式性能优劣的基础上,根据优化目标选取部分模式采用有约束极值求解法得出复合最优控制路径,进而设计了EPS复合优化闭环控制器。最后,通过实验对所提控制策略进行了验证。实验结果表明,与已有控制策略相比较所提出控制策略降低了DAB变换器的回流功率和电流应力,提升了DAB变换器效率。     

基于扩展移相的双有源桥变换器复合优化控制策略

现有双有源桥(dual active bridge,DAB)变换器的扩展移相(extended phase shift,EPS)控制优化策略存在数学模型不完整、工作模式不全面、优化目标单一、无法在线优化等问题。为此在全面分析EPS的工作模式和各模式传输功率、回流功率及电流应力数学模型的基础上,提出了一种EPS控制的回流功率和电流应力复合优化控制策略,优化目标是在保证回流功率最小的前提下优化电流应力,在分析比较不同工况下各模式性能优劣的基础上,根据优化目标选取部分模式采用有约束极值求解法得出复合最优控制路径,进而设计了EPS复合优化闭环控制器。最后,通过实验对所提控制策略进行了验证。实验结果表明,与已有控制策略相比较所提出控制策略降低了DAB变换器的回流功率和电流应力,提升了DAB变换器效率。     

移相控制双半桥双向DC/DC变换器

详细分析了双半桥双向DC/DC变换器能量双向流动以及零电压开关的实现原理,提出了移相控制加选择开关的控制策略,实现了能量双向流动的自由切换.最后仿真并研制了原理样机,对变换器双向稳态电能变换、工作模式切换进行了研究.     

移相控制零电压开关PWM变换器的分析

分析移相控制零电压开关ＰＷＭ变换器的工作原理,讨论了实现零电压开关的条件和策略,以有占空比丢失的原因,给出了仿真和实验结果。     

移相全桥ZVZCS DC／DC变换器综述

概述了9种移相全桥ZVZCSDC／DC变换器，简要介绍了各种电路拓扑的工作原理，并对比了优缺点，以供大家参考。     

基于多目标优化的高频DAB变换器混合多重移相控制策略

随着双有源全桥(dual active bridge,DAB)变换器开关频率的提升,半导体器件的开关损耗占比越来越大,基于回流功率、电感电流峰值或有效值的单目标效率优化策略的优势逐渐丧失。为提升DAB变换器的高频工况运行效率,文中对DAB最优模态与优化目标进行定量分析与选择,提出一种可同时实现电感电流有效值准最优、宽范围软开通的移相策略,在该策略下轻重载工况所有开关管均可实现软开通,中载仅有两个开关管丢失软开通。为保证软开通的有效实现,根据电荷交换和死区时长两个条件推导实现软开通所需电流的统一表达式。再者,将软开通谐振过程线性化处理,所得简化表达式可与本文移相模态相结合,可实现任意开关管在任意模态下的软开通。最后,搭建6.6 k W/150 k Hz的碳化硅实验平台进行验证。实验结果表明,所研究的多目标优化策略可同时减小开通损耗与导通损耗,有效提升DAB变换器在高频工况下的运行效率。     

移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器

研究了一种移相控制ZVS PWM DC/DC全桥变换器,它可以实现开关管的零电压开关。     

双重移相控制下的双向全桥DC-DC变换器最小电流应力分段优化控制

为了减小双向全桥(dual-active-bridge, DAB)DC-DC变换器的电流应力,提升变换器的效率,提出了一种DAB变换器在双重移相控制下的电流应力分段优化控制策略。该策略首先分析了DAB变换器的结构及其功率特性,推导得到了电流应力与传输功率、移相角之间的关系。然后针对输入输出电压不匹配的情况,对DAB变换器的电流应力进行了分段优化,通过将传输功率分段得到了DAB变换器在不同传输功率范围下的最优移相角。将所提控制策略与传统双重移相控制策略对比分析,发现所提控制策略具有更小的电流应力和回流功率,减少了变换器的导通损耗,提升了变换器的效率。当负载发生突变时,DAB变换器的动态性能得到了大幅提升。最后基于所提控制策略搭建了实验样机,实验结果验证了所提控制策略的正确性和有效性。     

级联多电平高压变频器脉宽调制方法的分析

介绍了级联多电平高压变频器的拓扑结构 ,阐述了相位移载波调制技术的基本原理 ,并针对七电平变频器进行了仿真分析。     

双向全桥直流变换器的全功率范围软开关控制技术的研究

双向全桥直流变换器不依靠额外的电路就能实现软开关,具有较高的效率。采用传统的纯移相调制方法,传输功率大,但无法在轻载时实现软开关;采用移相加占空比调制方法,可以在全功率范围内实现软开关,但最大传输功率会随着占空比的减小而减小,小占空比情况下功率输出受到限制。本文研究了双向全桥直流变换器的软开关特性,结合纯移相调制和移相加占空比调制的特点,提出一种新的优化控制方法,该控制方法可实现两种调制方法的平滑切换,在实现全功率范围内的软开关的同时又保证了传输功率的最大化。最后,本文在一台12k W的样机上对提出的控制方法进行了验证,实验结果表明了所提控制方法的正确性。     

基于移相控制统一模型的双有源桥DC-DC变换器基波环流优化控制策略

为充分利用双有源桥DC-DC变换器的容量,减小无功功率,提升工作效率,提出一种基于变换器移相控制统一模型的基波环流优化控制策略。通过引入基波移相比对变换器的所有移相控制方式进行统一描述,并采用傅里叶分解法建立全桥交流电压及电感电流的统一模型。该统一模型降低了多控制变量下变换器多模态分析的复杂性,适用于不同移相控制的所有工作模式,具有普适性。基于频域分析法和功率因数角,构建变换器传输功率及无功功率的统一数学模型。在此基础上,提出考虑无功基波分量的环流优化控制策略,并对传导损耗进行建模与分析。该策略简单有效,能够很好地减小变换器无功功率和改善系统效率,更有利于工程实际的应用。搭建了实验平台,对比了所提基波环流优化控制策略与传统移相控制方式下变换器的功率因数及变换效率,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性和所提控制策略的可行性。     

一种多模式变频宽输出LLC变换器

针对新能源领域对开关变换器具有宽电压增益范围的要求,提出一种多模式变频宽输出LLC变换器.该变换器原边为全桥结构,副边整流器为两级倍压结构,通过控制副边开关管的导通与截止,具有3种不同的电路模式,其增益比为1:2:4.各种模式对应不同的输出电压等级,采用变频控制方式,变换器可以实现50～430 V的宽输出电压范围.多种...     

ZVS DC/DC全桥变换器的研究

移相全桥零电压开关变换器(FB ZVS PWM DC／DC)是目前中大功率开关电源的主流。分析了FB ZVS PWM DC／DC的一些常见问题，主要是滞后桥臂在轻载时实现ZVS很困难。提出一种新的电路拓扑，变压器次级采用开关管，能够使滞后桥臂和超前桥臂具有相同的转换速度。试制成功了一台2kW样机，给出实验结果。     

基于自适应延时的全桥移相ZVSPWM开关电源的设计

针对全桥移相电路中滞后臂难以实现零电压开通(ZVS)、受负载影响较大问题,阐述了全桥移相ZVS高频开关电源主电路拓扑结构及控制电路的设计方案,分析了开关中滞后臂难以实现ZVS的原因和自适应延时控制技术的工作原理,计算了主变压器、IGBT和谐振电感的参数。实验结果表明,自适应延时控制技术可以扩大ZVS实现的范围,进一步提高电源的效率。     

基于拓展移相控制的双有源桥全软开关模态的最小回流功率控制

双有源桥(dual active bridge,DAB)作为直流变换器技术的热门应用,得到了越来越多学者的关注。其中,回流功率是其研究热点之一。过大的回流功率会严重影响DAB的运行效率,缩小DAB的软开关范围。针对上述问题,文章基于拓展移相控制,确定了能实现全部开关管软开关的边界条件,有效地降低了开关损耗;另外,提出了一种新型的回流功率优化技术,极大地降低回流功率,甚至可以在某些工况下实现零回流功率,提升DAB的运行效率。针对在线控制,设计了闭环控制系统,通过负载的连续投切仿真,证明了该方法的有效性。最后,搭建了DAB实验平台,通过硬件实验验证了该最小回流功率控制策略的可行性和正确性。     

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.     

基于拓展移相控制的双有源桥全软开关模态的最小回流功率控制

双有源桥(dual active bridge,DAB)作为直流变换器技术的热门应用,得到了越来越多学者的关注。其中,回流功率是其研究热点之一。过大的回流功率会严重影响DAB的运行效率,缩小DAB的软开关范围。针对上述问题,文章基于拓展移相控制,确定了能实现全部开关管软开关的边界条件,有效地降低了开关损耗;另外,提出了一种新型的回流功率优化技术,极大地降低回流功率,甚至可以在某些工况下实现零回流功率,提升DAB的运行效率。针对在线控制,设计了闭环控制系统,通过负载的连续投切仿真,证明了该方法的有效性。最后,搭建了DAB实验平台,通过硬件实验验证了该最小回流功率控制策略的可行性和正确性。