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。     

一种光伏快速充电系统设计

基于太阳能光伏技术的迅猛发展,设计了一种基于单片机的快速智能充电系统;系统选用MSP430单片机作为控制核心,实现对蓄电池的充电控制;选用了一种新型开关模式充电器件MAX77818,设计了充电输入电压5 V,充电电流最高可达3 A的应用电路,其中光伏电压输入检测及电池电压检测采用二级运放,使用电流检测芯片INA194及二阶低通滤波器检测光伏电流和电池电流,并将检测电压与电流在LCD显示屏上显示。本设计集成度高,能够实现快速充电,电路设计简单,工作稳定,可在光伏系统中为多种型号的电池实现快速充电。     

激光电容半桥串联谐振充电电源研究

在重复率脉冲固体激光器中,由于储能电容需要频繁的充放电,通常采用谐振充电电路以适应其负载的大范围变化。为此研制了开关频率为20kHz,充电电流为2.1A,最高充电电压为1.86kV的半桥串联谐振充电电路。该电路工作于电流断续模式,开关管的开通和关断均为软开关。通过对周期电压、电流递推公式的分析,表明该工作模式中每个周期的平均充电电流均为恒定。应用递推公式计算稳态和暂态谐振电容电压和电流,结果显示暂态最大工作电压是稳态最大电压的2倍,暂态最大电流为稳态最大峰值电流的1.5倍,为谐振电容和开关管的选取提供了依据。     

一种单开关软切换PWM正向变流器

提出了一种单开关软切换PWM正向变流器。这种单开关软切换PWM正向变流器工作时有源开关上无电压应力,电流应力很小。此变流器及其两个派生电路可工作在接近于无损耗的切换状态,基本实现开关器件零电流切换(ZCS)导通和零电压切换(ZVS)关断,其输出电压由脉宽调制式(PWM)技术控制。对这些变流器的工作原理作了详细分析,并用仿真和实验结果加以证实。     

一种三相高功率ZCS-Buck型电动汽车车载充电器研究

提出了一种基于交错并联技术和Buck型三相单开关整流电路的零电流软开关ZCS(zero-currentswitching)电动汽车车载充电电路。采用多谐振结构保证Buck电路中的IGBT实现ZCS,续流二极管实现零电压软开关ZVS(zero-voltage-switching),满足车载充电器OBC(onboard charger)大功率、高效率、高功率密度的需求。首先分析了电路的工作原理,重点研究了电池负载情况下的ZCS实现条件;然后根据理论分析进行了硬件参数设计;最后,设计试制了一台8.5 k W样机进行了实验研究。利用电阻负载模拟电池特性,通过切换负载阻值模拟了三段式充电过程,结果表明所设计的OBC系统在整个三段式充电过程均能实现ZCS,且能够实现3个充电阶段的自动切换,满足蓄电池充电需求。     

一种电动汽车用动力锂电池充电控制系统

能源危机和环境保护的双重压力,推动了电动汽车领域能源供给设施的研究。提出一种采用恒流—恒压充电控制策略的电动汽车用动力锂电子电池充电系统,利用带钳位二极管的零电压软开关PWM电路实现主电路设计,充电控制器采用全数字化设计,并通过切换控制实现了恒压—恒流切换,所设计的充电控制器抗干扰能力强、系统输出纹波小、切换平滑,能够取得较好的稳态精度。     

快速测变压器直流电阻的新方法

为了快速测量变压器的直流电阻,我们试制了一个采用切换电池电压的方法,也就是用比较高的电压先对被试品充电,再选用特殊的切换开关由高电压切换到电桥的额定电压下进行测量。另外还增加了放电回路,从而做到了既快又保护了接点。在设计上还解决了在电压变换过程中电路不发生断路,切换瞬间不使电池短路,充电电流不通过电桥桥臂等等技术问题。使充电仪在制作和使用上具有一机多     

软开关PWM三电平直流变换器

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共9种控制方式,根据一对开关管中两只开关管的关断情况,将这9种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念,提出它们实现软开关的方式,将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类,并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法,提出几种零电压/零电流开关三电平直流变换器的电路拓扑。     

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。     

软开关PWM三电平直流变换器的控制策略

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共九种控制方式，根据一对开关管中两只开关管的关断情况，将这九种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念，提出它们实现软开关的方式，然后将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类，并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法，并提出几种零电压/零电流开关的电路拓扑。     

Reduction of Losses and Efficiency Enhancement of a Zero-voltage Transition–Zero-current Transition Pulse-width Modulated Synchronous Buck Converter with a Simple Passive Auxiliary Circuit

In this article, a novel auxiliary circuit is incorporated with a synchronous buck converter, which provides zero-voltage transition–zero-current transition switching conditions for the main and synchronous switches in the proposed converter. There are no additional voltage and current stress on main and synchronous switches due to the resonance of the auxiliary circuit that acts for a small segment of time in the proposed converter. A zero-voltage transition–zero-current transition pulse-width modulated synchronous buck converter with a simple passive auxiliary circuit reduces the stress and improves the efficiency by pacifying the conduction and switching losses compared to a traditional converter. The important design feature of the zero-voltage transition zero-current transition pulse-width modulated synchronous buck converter is the placement of resonant components that mollify the conduction and switching losses. Due to the zero-voltage transition–zero-current transition, the resonant components with low values are used, thereby resulting in the increase of switching frequency. The zero-voltage transition–zero-current transition operation of the proposed converter is presented through theoretical analysis. The characteristics of the proposed converter are verified with simulation in the PSIM (Powersim Inc, Rockville, USA) co-simulated with a MATLAB/SIMULINK (The Math Works, Natick, Massachusetts, USA) environment and implemented experimentally.     

零电流准谐振Buck变换器的磁集成研究

以零电流准谐振Buck变换器为例,引入谐振电感和谐振电容与变换器中的功率开关管组成谐振开关.通过谐振,使流过功率开关管的电流呈正弦波形,为功率开关管创造了零电流开关条件.对分立的谐振电感和滤波电感进行磁集成,阐述集成后Buck变换器工作原理.用Saber软件对集成后的电路进行仿真.分析谐振电感和滤波电感的耦合系数对谐振...     

一种交错并联零电流软开关双向DC/DC变换器设计*

针对传统交错并联式双向DC/DC变换器在高频大功率工作时,开关管损耗大的问题,设计了一种零电流软开关交错并联式双向DC/DC变换器;通过在开关过程前后引入谐振,实现零电流开通和零电流关断,降低开关损耗;进一步分时段模态分析了Boost/Buck模式下的电路工作机理,并在其基础上提出了一种适用于特定占空比的改进型零电流软开关双向DC/DC变换器。最后,通过仿真对比,验证了所设计零电流软开关变换器能量转换效率得到了提高。     

宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验

半桥型LLC谐振变换器由于拓扑简单、工作效率高而得到广泛研究。此处针对宽电压输入的工作情况,采用脉冲频率调制(PFM),避免了传统PWM控制占空比变化范围大的问题。为了提升变换器效率,对各关键谐振参数进行设计,分析了其对电源输出特性的影响,使得初级开关管实现零电压开通(ZVS),次级二极管实现零电流关断(ZCS)。结合理论数学推导和增益曲线分析,设计了一台100 W的变频半桥型LLC谐振变换器样机,并完成了相关实验,验证了参数设计的正确性,样机的最大效率达到93.95%。同时对变换器进行了损耗分析,以便进一步优化设计。     

一种新型的零电压谐振极型逆变器

为实现一种结构简单，高效，高频，低的电压应力，易于控制的软开关三相逆变器。该文提出一种新型的三相谐振极逆变器，它可以实现逆变器主开关的零电压开通，辅助开关管的零电流开关，谐振电路功率小，与传统的辅助谐振变换极逆变器(ARCPI)不同，它避免了ARCPI使用的2个大电容，也没有中性点电位的变化问题。与三角形或星型谐振吸收逆变器(RSI)的三相谐振电路之间互相耦合不同，它的三相之间是互相独立的，这就使得逆变器易于应用各种控制策略。该文选取一相电路，对其工作原理进行了分析，给出了在不同工作模式下的等效电路图，仿真和实验结果都验证了原理的正确性。     

基于双变压器的复合式谐振三电平零电流开关变换器

针对分布式光伏发电接入中压直流配电网的应用场合,提出了一种基于双变压器的复合式谐振三电平变换器。新型变换器是在传统中性点钳位型三电平电路的基础上,通过添加一个辅助电路实现了基础三电平电路的固定占空比运行,变换器工作于电流断续模式。其中,基础三电平电路传输大部分功率,而辅助电路采用脉宽调制方式,可以实现基础三电平电路在全负载范围内的零电流开关,从而显著降低变换器的开关损耗。重点讨论了辅助变压器变比和谐振电容对开关管电流、谐振电压峰值、谐振电感值大小的影响,提出了相应的参数设计指导原则。最后,制作了一套300～1 500 V/2 kW原理样机对所提变换器的性能进行了验证。     

Separately frequency modulated single-ended type quasi-current resonant DC/DC converter with high-frequency-link incorporating forward and flyback hybrid transformer

This paper considers an improved bidirectional zero-current switching (ZCS) quasi-resonant-type single-ended soft-switching mode dc/dc converter with an HF center-tapped transformer link and ZCS commutated diode rectifier which is capable of minimizing switching losses of a power device, its electrical stresses and electromagnetic interference (EMI/RFI) noises. This converter topology can operate efficiently under a simple frequency-regulation strategy in the ultrasonic frequency ranges. The advanced exact computer-aided simulating analysis of the new converter circuit is presented introducing the normalized frequency variable and circuit system parameters. The open-loop/closed-loop steady-state voltage regulation characteristics in a variable frequency-modulation mode are illustrated and discussed in the normalized general-purpose expressions in addition to the load variation performance. The feasible high-power density SMPS breadboard with a full-wave quasi-current resonant switch assembly using a single MOS-gate switching power semiconductor device is originally developed and investigated, and is optimally designed for a distributed low-voltage large-current power supply system. Its experimental results in the PFM control implementation are demonstrated compared with the exact simulation ones from a practical viewpoint.     

高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制

为有效控制高压电容器高频恒流充电电源谐振变换电路的开关频率,研制了定频控制(占空比为50%,开关频率在整个充电过程中保持不变)的20 kW高压电容器充电装置逆变电路开关电路。通过提出的充电电源电路的并联负载谐振(PLR)DC-DC变换电路的等效电路模型,研究了充电电源装置的恒流充电原理,找出了电容充电初始阶段谐振电流和开关频率的数值关系。实验研究结果表明,当谐振变换电路开关频率接近于等效电路固有谐振频率的奇数分之一时,产生较大的谐振电流;为了实现谐振变换电路开关器件的零电流开通和关断,开关频率的大小始终可控制在小于等效电路固有谐振频率的1/2的范围之内。     

一种新型的有源软开关变换器

为实现一种结构简单,高效,高频,低的电压应力,简于控制的软开关升压变换器,提出一种有源辅助谐振换流新型软开关变换器,即通过采用简单的有源辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关,主开关管实现了零电压零电流开通、零电压关断,开关管电流电压应力小,辅助开关管实现了零电压零电流关断、零电流开通,特别适用于以绝缘栅双极型晶体管(...     

改进型零电压转换PWM软开关功率变换器的实现机理分析

为改进传统谐振缓冲功率变换器(RSI)应用于高精度场合纹波较大的问题,提出一种改进型零电压转换(ZVT)脉宽调制(PWM)软开关功率变换器。通过LC环节减小输出电流纹波,并采用负载分段实现软开关的方式。轻载下利用交变的滤波电感电流实现主开关器件的零电压开通,重载下通过合理的导通谐振回路实现软开关,同时辅助开关器件实现零电流开关。该拓扑可采用PWM控制,具有效率高、纹波噪声小和开关频率固定的优点。通过分析电路的实现机理,对各工作时区进行解析计算,并给出实现软开关的条件。最后通过实验,在200kHz的开关频率下,验证了电路的有效性。相比于硬开关,效率得到了很大的提升,而相比于RSI在效率上虽有降低,但输出噪声却大幅减小。