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。     

串并联谐振高压变换器的分析与设计

对串并联谐振变换器的工作原理进行了分析,得出串并联谐振变换器有3种不连续工作模式,绘制出这些模式下的状态轨迹图并介绍了绘制方法.通过对轨迹图的几何分析.得到不同模式下变换器各参变量之间的关系式以及便于工程设计的公式.最后给出功率为3.5 kW、输出电压为-10.4kV的高压电源设计实例,实验结果验证了分析的正确性.     

一种串联谐振高频高压电源设计

电除尘用高频电源是上世纪90年代末发展起来的一种新的电除尘供电电源,它不但具有体积小,重量轻,效率和功率因数高,对电网干扰小等优点,而且可提高静电除尘器的运行电压和电流,提高除尘效率.国外已有一些大公司的产品投入了现场应用,并获得了很好的效果.由于电除尘用高频电源要求高电压、大功率及电除尘负载和控制功能具有特殊性等原因,其研制技术难度很大.所研究的静电除尘用高频电源采用串联负载和串联谐振方式,功率器件采用IPM智能模块,变压器用非晶材料作铁心,容量可达32kW(400mA/80kV),谐振频率可达40kHz.     

谐振式激光器恒流充电电源的设计

基于串联潴振电路结构,固定导通时间、变频控制以及零电流切换的技术^[1],为激光器高压储能电容设计了20kV／50mA的恒流充电电源。对随着充电电压增高,谐振频率漂移引起的开关非零切换问题,设计了零电流同步开天探测控制电路。充电电压和充电电流的大小由微处理器控制。前者正比丁充电电流脉冲的总个数,后者则止比于开关工作频率。     

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.     

Analysis and Experimental Validation of an Interleaved LLC Resonant Converter with Reduced Component Count

This paper presents an interleaved LLC resonant half-bridge DC-DC converter with lesser component count. Unlike most of the conventional interleaved LLC resonant converters, the proposed converter uses only one power transformer having two primary windings and one secondary winding. The primary windings of the transformer are fed in parallel via dual resonant tanks by operating the power switches of half-bridge network with interleaved half-switching cycle. Due to parallel feeding, core magnetization current divides equally between primary windings. Consequently, the effective value of magnetization inductance seen at each primary winding becomes twofold of the measured value. An equivalent circuit of converter is derived to validate this phenomenon. The gain characteristics of the equivalent circuit indicate that the maximum gain of converter occurs at relatively lower switching frequency than the conventional two power transformers-based interleaved LLC converters. Consequently, the proposed converter will have same operational characteristics at half magnetizing inductance. The validity of developed equivalent circuit and operational principle and performance of converter are confirmed by both simulation and experimental results of a 1000-W prototype. The experimental results show that for an input voltage of 400 V, converter has maximum efficiency of 96.24% at output power of 1000 W.     

基于LCC谐振变换器的高压直流电源设计

为提高高压直流电源效率,降低其体积和重量,这里介绍了一种基于LCC谐振变换器的高压直流电源设计方法。结合移相脉宽调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)方法,实现变换器在全负载范围内的软开关。首先分析了LCC电路的工作原理,并采用基波近似法进行数学建模,在此基础上,给出不同负载时频率、占空比与电压增益的关系曲线,为设计LCC谐振变换器提供理论依据。最后通过一台峰值电压35 kV,额定功率7 kW的电源样机验证了设计的正确性,系统采用闭环控制,提高了输出电压的精度。     

大功率、高压、高频变压器的串联优化设计

高频效应、损耗、散热和绝缘的合理设计是大功率开关电源变压器的设计难点。为此,提出了一种大功率、高压、高频开关电源变压器的串联优化设计模型。针对该模型,以流过理想化的双向矩形波电流波形为特例,从Dowell公式推导出了线圈最优层数与最优层厚的关系,并提出了一种等面积算法来将Dowell最优层数换算到圆导线线圈最优层数,进而可确定最优线圈高度。结果表明,串联设计保证了单机容量的增大,而优化设计使得高频效应和损耗达到要求。采用该模型设计,能够在整个变压器匝数已知的情况下,对线圈高度、线圈最优层厚和最优层数进行合理的计算和优化。     

带辅助开关的半桥式串联共振型DC-DC变换器的特性解析

本文提出了一种带辅助开关的半桥式串联共振型DC—DC变换器 ,并对主电路的构成原理 ,电路拓扑和存在的工作模式以及在轻负荷时利用辅助开关的动作防止开关频率的降低进行了详细的分析讨论。作出状态轨迹图。通过实测 ,获得良好的特性。     

一种全桥双谐振CLL谐振变换器的分析与设计

提出一种全桥双谐振CLL谐振DC-DC变换器拓扑。该变换器有两个谐振网络,共用一个变压器。该谐振变换器能在全负载范围内,实现开关管的零电压导通ZVS(zero voltage switching)和副边整流二极管的零电流关断ZCS(zero current switching),变换器开关管的开关损耗低,同时消除了二极管的反向恢复损耗,实现较高效率,适用于分布式电源系统中的直直变换模块。采用基波分析FHA(fundamental harmonic approximation)方法对该谐振变换器进行分析,得到了该变换器的直流增益特性。最后,制作了一台200 W的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

LC串联谐振和LCC串并联谐振在高压脉冲电容充电电源中的应用比较

为得到更适合高压脉冲电容充电电源的电路拓扑,对LC串联谐振和LCC串并联谐振充电电源的应用电路特性进行了比较。利用Matlab分别对LC串联谐振和LCC串并联谐振脉冲电容充电电路进行了仿真分析,通过3kW电源样机对600μF/15kV负载电容进行了充电实验,给出了LCC串并联谐振实验波形,与仿真结果一致。实验结果说明实际LC串联谐振电路由于分布电容的影响变为LCC串并联谐振,并根据附加并联电容对电路分布电容的大小进行了间接测量,LCC串并联谐振所需供电电源功率较小、电流峰值较低、充电精度较高,因而更具优越性。     

高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响

高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而,高压变压器寄生电容的存在,使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式(discontinuous current mode,DCM)的串联谐振变换器特性的影响,这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后,串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理,得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现,随着等效电压增益的增加,DCM LCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变,临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知,第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率,是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考,特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。     

利用基波分析法的串联谐振电容充电电源建模

为进一步研究因具有电流源特性而已广泛应用于电容器充电电路中的串联谐振变换器,利用基波分析法分析了串联谐振变换器,建立了串联谐振变换器基波分析法的稳态模型并在适当修改后用于串联谐振电容充电电源的研究。用搭建的30 kW、1 kV电容充电电源样机验证的结果表明,实验与理论结果在特定条件下非常符合。利用该模型可更快地确定电路工作在给定条件下的谐振参数,使电源的整体效率和器件的应力都取得最优,使用稳态模型仿真可大大地节省仿真时间,从而使系统的设计更快捷,工作更稳定。     

ISOP型直流变换器输入端电容均压问题研究

提出了一种新型的输入串联输出并联I(nput Series Output Parallel,简称ISOP)直流变换器。该变换器采用两个全桥结构的变压器共磁芯,可强制使电容均压;同时对输入端电容的压差进行反馈控制。两种方法使输入端分压电容中线电流为零,均压效果显著,因此可使用低压开关管,降低成本。文中介绍并分析了该变换器的均压机理,给出了实验结果。     

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。     

副边电压应力最小化的LLC谐振型变换器拓扑

提出一种副边电压应力最小化的LLC谐振变流器拓扑,该拓扑除了具有传统LLC谐振变流器拓扑原边开关容易实现全范围的ZVS、副边二极管容易实现ZCS、谐振电感和变压器容易实现磁集成、宽范围等优点外还具有副边二极管的电压应力以及副边电容的电压应力均为输出电压的一半的优点。所以该拓扑非常适合应用于高压输出的直流电源中。文中详细分析了该变流器的演化过程、工作原理和关键参数的设计方法。最后以一个1100W的实验样机验证了该拓扑的可靠性和实用性。样机的满载效率达到96％以上。     

谐振法消除高频变压器分布电容影响的研究

在串联谐振恒流充电电源(Constant Current Power Supply,简称CCPS)中,高频变压器的分布电容会对充电电源的恒流特性产生影响。通过理论分析验证实施了一种仅加入谐振电感即可消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响且又简单易行的方法。给出了谐振法消除高频变压器分布电容影响的理论模型,在此基础上进行了理论分析和仿真研究。实验结果表明,谐振法可以消除高频变压器分布电容对充电电源恒流特性的影响,改善充电波形,方法简单易行。     

A Five‐Element Multiplex Resonant Full‐Bridge DC‐DC Converter with a Variable Inductive Reactance

A five‐element multiplex resonant (LLCLC) full‐bridge DC‐DC converter controlled by pulse frequency modulation (PFM) is proposed in this paper. The high frequency (HF)‐link resonant DC‐DC converter proposed herein can perform wide‐range output power and voltage regulation with a narrow frequency range due to an antiresonant tank that works effectively as a wide‐range variable inductor. The advantageous characteristics of the antiresonant tank provide overcurrent protection in the case of the short‐circuited load condition as well as in the startup interval. Thus, the technical challenges of a conventional LLC DC‐DC converter can be overcome, and the reliability of the relevant switch‐mode power supplies can be improved. The operating principle of the LLCLC DC‐DC converter is described, after which its performance is evaluated in an experimental setup based on the 2.5 kW prototype. Finally, the feasibility of the proposed DC‐DC converter is discussed from a practical point of view.     

神经网络控制在AC/DC变换器中的性能研究

由于AC/DC开关变换器非线性程度很高,输入电流为非正弦形式,功率因数极低。为改善功率因数,对神经网络控制器(NNC)与电流模式控制器(CMC)的控制效果进行了仿真比较研究。结果表明,使用神经网络控制器可以获得很高的功率因数。在参数变化时神经网络控制器比电流模式控制器的性能更佳,容错能力异常突出。故相比之下神经网络控制器的性能优于电流模式控制器。