基于临界Buck-Boost的新型单级交直变换器

针对现有可高压输入单级交直变换器功率因数校正单元磁性器件数量偏多的问题,本文提出了一种基于临界Buck-Boost和LLC谐振电路的单级交直变换器,所提变换器在实现功率因数校正(PFC,power factor correction)的基础上,既保留了LLC谐振电路软开关的优良特性,又实现了开关管和Buck-Boost电感的磁集成。本文在详细分析所提变换器工作原理的基础上搭建了一台100 W的样机。其中,样机额定工作状态下功率因数(PF,power factor)值为0.974、总谐波失真(THD,total harmonic distortion)为17%、效率为90.6%,所得结果验证了所提变换器的优良特性。     

多变换器模块ISOP系统及其均压均流控制

为降低开关管的电压应力,提出基于Boost+LLC谐振变换器的多变换器模块输入串联输出并联(ISOP)系统,其中Boost变换器用来调节输出电压,LLC谐振变换器用来实现输入输出电气隔离和电压匹配。详细分析了ISOP系统均压均流特性,给出了系统控制策略及关键电路参数设计方法,在无需增加额外措施的条件下,自动实现了ISOP系统的输入均压和输出均流,且其均压效果受模块参数不一致影响较小。最后,研制了一台由两个6 kW Boost+LLC谐振变换器组成的ISOP系统原理样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于半桥LLC谐振式通信电源的设计

随着4G网络的普及,人们越来越对网络的便捷性产生依赖,这也对通信网络的稳定性和实时性有了更高的要求。通信电源作为通信系统稳定运行的保障,其可靠性也备受行业关注。设计及制作一款基于半桥LLC谐振式通信电源,以供通信设备使用,该通信电源具有两级结构,为APFC+LLC结构。有源功率因数校正电路的拓扑结构采用Boost作为主拓扑,电路工作在CCM模式,使该通信电源能够达到较高的功率因数,并且有效地降低了输入电流谐波的含量。软开关DC/DC变换器采用半桥LLC作为主拓扑,软开关DC/DC变换器主要通过谐振来实现,在半桥或者全桥变换器的基础上加上谐振网络实现零电压开通或者零电流的关断,设计时我们选择半桥LLC谐振变换器,利用适当的谐振电路设计使输出电压稳定。最后制作了功率为360 W的通信电源,经过仿真验证该通讯电源效率很高。     

基于半桥LLC谐振的单级AC-DCLED驱动电路研究

针对传统两级AC-DC的LED驱动电路,研究1种带有高功率因数(PFC)单级AC-DC的LED驱动电源并介绍其工作原理。该单级AC-DC变换器是由前级PFC电路的Boost电感电流工作在断续模式,后级半桥LLC谐振电路经全桥整流输出脉冲电流驱动LED负载,同时集成两级电流为一级,实现电路高功率因数和稳定的输出波形。最后通过Saber仿真结果,验证了电路的可行性。     

同步控制双向LLC谐振变换器

本文提出了一种同步控制的双向LLC谐振变换器。为使变换器在正向、反向工作时拓扑结构相同,在电路中增加了一个辅助电感。该辅助电感除了可以使双向LLC谐振变换器的双向工作特性完全对称外,还可以帮助开关管实现软开关。文章提出的双向LLC谐振变换器结构简单、控制方法易于实现。当变换器开关频率小于谐振频率时,所有开关管均可以实现零电压开通(ZVS);当变换器开关频率大于等于谐振频率时,软开关特性与传统LLC谐振变换器相同。因此变换器具有较高的效率,很适合应用于能量双向流动的场合。同步控制的双向LLC谐振变换器与传统二极管整流的单向LLC谐振变换器的工作特性存在差别,为了精确分析,文章提出了新的等效电路模型,并给出了同步控制双向LLC谐振变换器的电压增益公式和软开关条件。最后通过实验验证了理论分析的结果。     

基于箝位电路的新型单级PFC技术

单级桥式功率因数校正变换器由于变压器存在漏感,在电路换流过程中产生较大尖峰电压,增加了开关管的电压应力,降低了系统可靠性.提出一种基于箝位技术的新型单级桥式功率因数校正变换器,利用一级电路同时实现功率因数校正与DC/DC变换;通过在所提出变换器中设置箝位电路,吸收了尖峰电压,解决了开关管电压应力过高的问题,并分析了实现功率因数校正、抑制电压尖峰的原理;针对电路结构以及功率因数校正电路的特点,分析了所提出变换器中高频变压器的偏磁产生机理,并给出了相应的抑制措施.通过对实验系统的测试与分析,表明所提出的变换器具有较高的功率因数和转换效率,并验证了理论分析的正确性.     

具有快速动态响应的三态功率因数校正变换器

提出一种三态Boost功率因数校正电路及其相应的系统控制策略,采用DSP实现系统的全数字控制.通过在Boost变换器电感两端并联开关管,使Boost变换器工作在伪连续导电模式从而获得2个控制自由度并实现控制环路的解耦.详细分析三态Boost 功率因数校正变换器的工作原理和控制方法,不但解决了不连续导电模式Boost功率...     

一种高效率无桥双谐振功率因数校正变换器

在无桥Flyback功率因数校正(PFC)变换器中引入二次侧谐振电路,提出一种无桥双谐振PFC变换器。该变换器利用变压器二次侧漏感与谐振电容的谐振,减小了开关管关断电流,从而降低了开关管的关断损耗。同时,二次侧二极管实现零电流关断,有效抑制二极管的电压尖峰和振荡。接着分析变换器工作于临界连续模式(CRM)的工作原理和工作特性,给出变换器关键参数的设计原则。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究

提出了一种新型LLC串联谐振变换器。它可使原边所有的开关管零电压导通、副边的整流管零电流关断,因而可实现极高的转换效率。由于电路利用了变压器的励磁电感,可使变换器在宽输入范围内实现软开关。此外,利用漏感参与谐振,可有效降低副边整流管的电压应力,提高EMI性能。在分析LLC串联谐振变换器工作原理的基础上,设计了实验样机。实验结果证明,变换器转换效率可达到92.1%。     

新型单相Boost软开关功率因数校正电路研究

针对传统斩波电路开关管工作在硬开关状态时开关损耗大、功率因数低的缺点,提出一种新型的Boost软斩波电路,增加谐振元件电感、电容。通过合理安排电感电流、电容电压过零工作点,辅以合理的触发脉冲,实现了开关管的零电流开通和零电压关断,主续流二极管也同时实现软开关。使用简单的控制电路,电路功率因数达到或接近1,解决了谐波问题,提高了电路效率。详细分析了新提出电路拓扑的工作原理,并进行了仿真和实验验证。     

一种双电感结构的LLC谐振型PFCAC-DC变换器

传统的AC-DC电源多采用二极管整流,由于大滤波电容和不控器件的存在,造成电路本身功率因数较低,且会对电网侧产生严重的谐波污染。一般方法多采用再级联一级功率因数校正(PFC)电路,来解决谐波污染和功率因数较低的问题,但由此增加了电路级数,增加了电路结构和控制的复杂度,降低了电路的效率。研究了一种基于双电感结构的具有PFC功能的LLC谐振型AC-DC变换电路,单级电路可以实现高功率因数能量变换,提高了电路传输效率。该电路不仅实现了传统LLC谐振变换,保证开关管以软开关方式工作,而且采用双电感结构的PFC电路,运用并联交错技术,较好地克服了电流断续型PFC电路输入电流谐波畸变较大的问题。对该电路拓扑进行了理论分析和仿真研究,实验验证了该电路拓扑的可行性。     

基于电流平衡单元的输入并联输出并联型LLC谐振变换器模块

输入并联输出并联(IPOP)型直流变换器广泛适用于低电压大电流工作场合,难点在于如何实现各子模块之间的输入电流均流(ICS)和输出电流均流(OCS)问题,现有解决方法均为闭环控制策略。提出了基于电流平衡单元的IPOP型LLC谐振变换器模块,通过电流平衡单元电磁耦合作用可以开环实现LLC谐振变换器模块间ICS和OCS,使整体IPOP型直流变换器稳定工作。LLC谐振变换器工作在近似谐振频率下可实现高频隔离直流变压器功能,保证逆变侧零电压开关(ZVS)及整流侧零电流开关(ZCS),同时具备高功率密度和高效率。采用电流平衡单元代替传统闭环控制策略解决IPOP系统模块间电流不平衡问题,省去采样和控制电路,提高系统稳定性,降低系统成本。通过对电流平衡单元的电磁模型分析,导出等效电路模型,并通过其工作暂态电流与稳态电流仿真说明电流平衡原理。最后搭建基于电流平衡单元的IPOP型LLC直流变换器实验系统,验证所提出电流平衡方案的有效性和正确性。     

三电平Boost变换器软开关技术的研究

针对软开关多电平变换器具有效率高、功率因素高、开关应力小等众多优点,在原三电平Boost变换器基础上,提出了一种新型Three Level Boost软开关电路。首先分析了在不同模式下Boost TL电路结构的优缺点,同时给出了电路实现最优效果的控制模式;接着,提出了一种新型Boost TL软开关电路,通过对电路工作模式进行详细分析,给出了Boost TL变换器实现软开关运行的条件。最后,通过Saber仿真,验证了理论设计的正确性和可行性。     

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MC33067的LLC谐振全桥变换器的应用设计

LLC变换器以其卓越的性能迅速成为DC/DC变换器的首选拓扑,而目前该拓扑大多应用在小功率半桥变换器,而在大功率全桥变换器中的应用还较少。在此提出了一种基于高性能谐振控制器MC33067的LLC谐振全桥变换器设计方案,该拓扑采用了固定死区的互补调频控制方式,巧妙利用了变压器的励磁电感和外置谐振电感与谐振电容发生谐振,实现了初级零电压(ZVS)开通以及次级零电流(ZCS)关断,并给出了输出直流电压48 V,满载功率2 kW的试验结果。试验结果表明,LLC谐振全桥变换器具有高频、高效率等优点,符合电源高功率密度、高效的发展要求。     

新型无源软开关BoostPFC电路研究

提出一种无源软开关Boost PFC电路及其实现方法.其电路拓扑结构由传统的Boost PFC和无开关损耗的缓冲电路构成.缓冲电路通过谐振电感、电容和两个隔离二极管使Boost主开关器件工作在ZVS和ZCS软开关模式.介绍了新型无源软开关PFC的运行原理;给出了缓冲电路的参数选取,并运用PSPICE进行了电路运行的仿真分析;搭建了一台500W/25 kHz实验电源验证了电路的正确性.仿真和实验结果表明,新型PFC电路工作在软开关模式,可实现单位PFC.且平均输出效率提高了约4%.     

基于dsPIC的LLC串联谐振DC/DC变换器研究

LLC串联谐振变换器具有拓扑结构简单、高效率和易高频化等特点,因此得到了广泛应用。而开关电源的数字控制实现可采用先进的控制策略,以简化系统结构,缩小体积,提高系统性能。介绍了LLC串联谐振型DC/DC变换器的工作原理,提出了采用数字控制芯片的控制方案,最后给出了900 W功率的实验样机,验证了数字控制LLC串联谐振变换器的优良性能。     

大功率电弧加热器电源的设计研究

研究了63MW等级的大功率电弧加热器交直流电源的主电路设计和控制策略。提出了一种相移叠桥组合晶闸管整流主电路结构,使得该电源输出直流电压从1kV到21kV的不同工况时,其输入端的功率因数不小于0.9,且高功率时THD小于5%。根据主电路相移叠桥结构的特点,提出了一种非线性反馈控制器和前馈控制器相结合的复合稳流控制策略,稳流精度能够达到0.1%。实验结果表明,相移叠桥组合晶闸管主电路结构达到了电源电能质量设计指标;采用复合稳流控制策略后,稳流精度不仅能够达到设计指标,而且可以去掉主电路中的稳流电阻,从而减小了电源系统1.8MW的电阻热耗。     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。