超级电容储能系统中的零电压开关均压拓扑研究

为解决超级电容单体的串联均压问题,提高均压电路工作效率,提出一种新型零电压开关(ZVS)均压拓扑.在传统由开关器件和电感组成的buck-boost均压电路中增加两个小容量谐振电容,通过电容和电感间谐振实现开关器件的ZVS.在分析了本拓扑结构的开关状态,建立不同开关阶段的等效电路模型后,得出了拓扑的ZVS工作条件和能量转移原理,并由此确定了系统关键参数的设计原则.最后通过仿真和实验验证该拓扑结构的正确性与可行性,相较其他均压法电路工作效率更高,能量损失更小,且模块化扩展性好,可实现超级电容单体或模块间的快速高效均压.     

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。     

交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器

为了提高Boost变换器电压增益、减小支路电感电流纹波、减弱开关管电压应力、减小变换器体积,提出了一种新型带有开关电感及开关电容的交错并联磁集成Boost变换器.相对于传统交错并联Boost变换器而言,利用2个开关电感单元代替储能电感,2个电容及4个二极管构成开关电容,对所提出的拓扑进行理论分析、仿真及实验验证.结果表...     

基于星型零电流开关电容的电压均衡电路

常规基于开关电容的电压均衡电路结构工作在硬开关状态,能量损失大,而且它们的均衡时间随着储能单元数量的增加而增加,为此提出一种基于星型开关电容结构的零电流电压均衡拓扑结构.该拓扑在星型开关电容结构的基础上加入了谐振电感,不仅提供任意单元到任意单元的均衡路径,而且在谐振频率处实现零电流开关;另外,该拓扑还可通过加入1个准谐...     

一族开关电容调节器

传统的PWM直流变换器由于电感的存在,限制了能量传递速度。而开关电容变换器中不存在电感,能量通过电容直接传递,具有很好的动态特性。但其输出电压受电路结构限制不可调节,且开关瞬间有很大的冲击电流。本文采取将以上两种变换器进行复合的思路,分离出一族基本的开关电容单元和开关电感单元,将这两种单元进行两两组合,推导出了一族开关电容调节器。变换器同时具备开关电容模态和开关电感模态,采用电容作为传递能量的元件,因此具有动态响应快的优点。开关电感模态使其克服了传统开关电容变换器输出电压不可调的缺点,通过改变占空比即可调节输出电压。在实验室完成了一台基于其中一个变换器拓扑的1.2V/130A输出的电压调节模块原理样机,从而验证了理论分析的正确性。     

交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器的研究

为了提高传统Boost变换器的电压增益和暂态响应速度,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术、交错并联技术以及开关电感和储能电容应用到传统Boost变换器中,提出了交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器.其中通过引用开关电感和储能电容可以使所提变换器的电压增益提高到传统Boost变换器的2倍;...     

具有开关电容单元的电感集成Boost变换器

为提高传统Boost变换器的电压增益,降低开关管电压应力,减小变换器损耗,将开关电容和开关电感应用在传统Boost变换器中,提出一种具有开关电容单元的电感集成Boost变换器。利用开关电感与开关电容替代传统Boost变换器中的储能电感与滤波电容,并对开关电感进行了耦合集成。分析了变换器的工作模态,推导得到了变换器电压增益表达式,并研究了电感串联等效电阻对变换器电压增益的影响;分析了开关管电压应力与电感电流纹波的大小。与传统Boost变换器相比,具有开关电容单元的电感集成Boost变换器的电压增益增加一倍,开关管电压应力减小了一半,电流纹波减小接近1/2。样机实验结果验证了理论分析的正确性,表明具有开关电容单元的电感集成Boost变换器具有优良的综合性能。     

多单元开关电感/开关电容有源网络变换器

高增益DC/DC变换器被广泛的应用于绿色能源发电、不间断电源(uninterrupted power supply,UPS)等工业场合。讨论常见高增益电路中开关电感、开关电容单元各自的优缺点,对有源网络升压变换器及传统Boost电路进行一系列性能对比,并在这些基础上衍生出多单元开关电感/开关电容有源网络升压变换器。该变换器结合了开关电感、开关电容单元以及有源网络结构各自的优点,与现有的高增益变换器相比,此变换器升压能力更高,功率器件电压/电流应力更小。在理论研究的基础上,实验结果验证了多单元开关电感/开关电容有源网络升压变换器的优点。     

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。     

辅助电路无储能电容的谐振直流环节软开关逆变器

多数谐振直流环节软开关逆变器在直流母线间串联分压储能电容来为谐振电路提供能量,其缺点是分压电容所形成的中性点电位可能发生变化。针对这个问题,提出了一种新型谐振直流环节软开关逆变器拓扑电路。该拓扑电路不需要在直流母线之间串联储能电容来均分直流电源电压,没有中性点电位的变化问题,提高了软开关逆变器的可靠性,并且辅助电路结构相对简单,有利于降低硬件成本和简化控制策略。详细分析了逆变器在不同工作模式下的工作原理,给出了软开关的实现条件,建立了辅助电路的功率损耗数学模型,并制作了一台3 k W的实验样机,实验结果表明该新型软开关逆变器的开关器件实现了软开关。该新型软开关逆变器能有效降低开关损耗和改善效率。