考虑滤波电容ESR的Boost变换器输出纹波电压畸变机理及精确建模

Boost变换器由于受元件寄生参数的影响,输出纹波电压存在多种畸变波形,传统的忽略寄生参数的纹波电压波形分析结果单一,且误差较大,因此需要深入研究揭示纹波电压的畸变机理并建立较为精确的数学模型。研究发现开关变换器输出滤波电容的等效串联电阻(equivalentseries resistance,ESR)是引起输出纹波电压波形畸变及产生较大误差的主要原因。针对传统忽略ESR的Boost变换器输出纹波电压分析方法存在的问题,提出一种考虑滤波电容ESR的纹波电压建模方法,研究发现变换器工作在电感电流连续导电模式和不连续导电模式均存在5种类型纹波电压波形,并推导了不同模式下每种类型的输出纹波电压解析式。在此基础上进行了实验验证,实验结果验证了纹波电压畸变机理分析的正确性,同时表明建立的纹波电压数学模型具有较高的精度。     

单极性SPWM全桥电压纹波补偿

单相逆变器在实际应用时,直流侧输入电压包含2倍于输出频率的纹波。纹波越大输出谐波含量越高。为抑制输入电压纹波的影响,在分析输入电压纹波来源及表现形式的基础上,提出一种根据其幅值与相位补偿开关管导通时间的改进型正弦脉宽调制技术(SPWM)。利用调制信号的周期特性,采用循环查表方式简化补偿策略,提高补偿速度。仿真及样机实验表明该调制方法可有效减小输入电压纹波对系统输出谐波的影响,提高输出质量。     

复合控制型低纹波PWM AC/DC-DC变换器

在PWM AC／DC-DC变换器中,通常采用大电容滤除前级整流产生的纹波。但在某些应用场合,滤波电容不能太大。如果只用较小的电容滤波,变换器输出电压的纹波较大。本文提出了前馈及局部负反馈控制方案,即利用变换器直流中间环节的纹波移相控制芯片UC3875的移相角,使输出电压产生与采用这种方式前反相的纹波,调节这种纹波的幅度就可以减小输出电压纹波,在此基础上,本文增加了局部负反馈环节,进一步降低纹波。仿真和实验结果表明了方案的可行性。     

适用于Buck电路的一种改进型软开关实现方法

用同步整流加电感电流反向的方法可实现Buck电路开关管的ZVS，但该方法的电感电流纹波比较大．从而会引起较大的输出电压纹波，只适用于对输出电压纹波要求不高的场合。若靠单纯增加输出滤波电容的数量来降低输出电压纹波会大大增加变换器的成本。文中提出了一种改进方案，通过附加一个电感和较小的电容，在实现开关管ZVS的基础上大大减少了输出电压纹波。最后的实验结果验证了该电路的工作原理及有效性。     

基于纹波电压补偿的单相PWM可逆整流器的研究

在分析单相PWM整流器工作原理的基础上,采用补偿输出纹波电压的方法改进了传统的电压电流双闭环控制策略,并在Simulink环境中对单相可逆整流器模型进行了仿真。仿真结果表明,采用补偿输出纹波电压的方法可以有效降低由输出纹波电压引起的输入电流畸变,从而减少对电网的污染。     

双向Buck-Boost变换器电压纹波的抑制

随着双向直流变换器的广泛应用,对其输出电压的稳定性有了更高的要求.通过对24 V/12 V双向BuckBoost变换器进行实验,其输出纹波电压远大于理论计算值,在此指出开关器件导通瞬间受寄生参数影响产生的电压振荡、输出滤波电容等效串联电阻产生的差模干扰以及电路的共模干扰导致了电压纹波过大,为此总结了相应的抑制措施,并给...     

适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联Boost变换器

设计了一种适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联boost变换器,采用多路交错并联结构有效降低了系统重载下的输出电压纹波,理论空载最大输出电压120 V,最大输出功率119.2 W,重载下电压纹波低于5 mV。分析了交错并联Boost变换器的并联路数和每路电感放电时间间隔等参数对输出电压纹波的影响,并提出利用单路Boost变换器输出参数估算多路电压纹波的方法,可为交错并联Boost变换器并联路数的确定提供依据。     

基于纹波电压补偿的单相PWM可逆整流器的研究

本文在分析单相PWM整流器工作原理的基础上,采用补偿输出纹波电压的方法改进了传统的电压电流双闭环控制策略,并在Simulink环境中对单相可逆整流器模型进行了仿真,仿真结果表明采用补偿输出纹波电压的方法可以有效降低由输出纹波电压引起的输入电流畸变,从而减少对电网的污染。     

混沌扩频对高频开关电源输出电压纹波的影响

混沌扩频技术应用于高频开关电源,能把集中在开关频率及其谐波上的电磁干扰(EMI)扩散在连续的频谱上,有效改善开关电源的电磁兼容(EMC)特性。但研究表明,采用混沌扩频技术后,会对高频开关电源输出电压的纹波产生影响。从理论上对这一现象进行分析,利用输出电压的功率谱密度函数和转移函数,提出了开关电源输出电压纹波随混沌调制系数变化的计算方法。理论分析表明,高频开关电源输出电压的纹波会随混沌调制系数的增大而有所增加,从理论上验证了已有的研究成果。提出了抑制混沌开关电源输出电压纹波的方法,可使输出电压的纹波降低到未采用混沌扩频技术前的水准。     

Buck DC/DC变换器的输出纹波电压分析及其应用

为使Buck变换器以较小的电感达到期望的输出纹波电压指标并满足本质安全要求,在输入电压?负载构成的平面上,按电感的取值将Buck变换器划分成四个工作区域,求出其在各个区域的输出纹波电压极大值;指出在变换器输出电流最大的情况下,如果电感的取值使得变换器在输入电压最低时处于连续导电模式(CCM),而在输入电压最高时处于不连续导电模式(DCM),则输出纹波电压极大值最高;最小负载电阻和最高输入电压所对应的CCM和DCM的临界电感,即为整个工作范围内使输出纹波电压极大值最低的最小电感.实验结果验证了理论分析的正确性.     

双Boost PFC变换器输出电压纹波的研究

双Boost PFC变换器在半桥逆变器的UPS中得到广泛使用,其输出电压纹波的质量直接关系到UPS的稳定性.采用功率匹配的方法对双Boost PFC变换器的输出电压纹波进行深入研究,得出了该拓扑输出母线电压二次纹波的变化规律和决定纹波大小的影响因数.仿真及其实验结果验证了理论分析的准确性.     

高频Buck变换器输出电压纹波理论分析与实验测量

Buck变换器广泛用于服务器供电电源等场合。提高开关频率可降低变换器体积,但寄生参数对输出电压纹波的影响不可忽略,本文针对此现象展开研究。首先根据Buck变换器高频等效电路模型,求解输出电压数学表达式,推导输出电压纹波变化规律及相应的判定条件,提出输出电容支路上寄生参数影响输出电压纹波大小的结论。通过设计高频同步Buck变换器实验方案,并选用高带宽的测试设备和最小测试环路,实现了对高频电压纹波正确的实验测量,验证了理论分析的正确性。该研究为Buck变换器的电路设计提供理论依据,并为高频实验测量提供相关经验。     

一种低输出电压纹波反激PFC变换器

为降低工作于电感电流断续导电模式(DCM)反激功率因数校正(PFC)变换器输出电压二倍工频纹波,提出了一种低输出电压纹波反激PFC变换器,它由一个具有快速动态响应特性的DCM Buck变换器和一个双输出绕组DCM反激PFC变换器组成。阐述了低输出电压纹波反激PFC变换器的基本原理,分析了变换器实现低输出电压纹波的条件,并通过实验验证了理论分析的正确性。实验结果表明,所提出的反激PFC变换器不但实现了低输出电压纹波,而且具有快速动态响应特性。     

二次型Boost PFC变换器低输出电压纹波分析

工作于电感电流断续导电模式(DCM)的传统Boost功率因数校正(PFC)变换器的输出电压含有二倍工频纹波。当二次型Boost PFC变换器的两个电感均工作于DCM(简称为DCM-DCM Boost PFC变换器)时,其输出电压含有的二倍工频纹波大大减小。详细分析了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的工作原理,推导了其输出电压纹波及功率因数值表达式,验证了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的高功率因数和低输出电压纹波特性。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

级联Boost变换器输出电压纹波分析

级联Boost变换器含有两个LC滤波器,呈现四阶动力学特性,具有宽输入电压范围的特点。其输出电压纹波与电感、开关周期、电容和负载等因素有关,其中输出电压纹波受电容等效串联电阻影响较大。采用时间平均等效原理对级联Boost变换器进行直流稳态分析,分析了两个电容等效串联电阻对输出电压纹波的影响,由理论分析可知电容C1的等效串联电阻对输出电压纹波影响较小,电容C2的等效串联电阻对输出电压纹波影响较大。采用谷值电流控制策略,保证了变换器稳定地工作在较高直流电压传输比的情况下,避免了次谐波振荡现象。实验验证了理论分析的正确性。     

APF直流侧纹波电压分析及新PI控制策略研究

针对有源电力滤波器(APF)在应用中直流侧电容值的选择问题,给出了一种基于直流侧纹波电压的分析方法,该方法可将纹波波动率控制在设定的范围内.对直流侧电压进行适当控制,使得在特定的电容容量条件下,电压纹波波动率达到最小值,以取得良好的补偿效果.为了控制APF直流侧纹波,提出了一种采用直流侧输出电压偏差平方值的模糊PI控制方法,同时采用空间矢量脉宽调制(SVPWM).仿真和实验结果证明,该方法能减小直流侧电压纹波,平稳直流侧输出电压.     

脉冲序列控制DCM Buck变换器输出电压纹波研究

针对脉冲序列控制开关DC-DC变换器的非线性控制特性导致输出电压纹波较大,研究脉冲序列控制方法,并对工作于电感电流断续模式的脉冲序列控制Buck变换器进行分析.该方法通过调整两组预先设定的控制脉冲的组合,实现开关变换器输出电压的调整,针对其控制特性研究存在滤波电容等效串联电阻时变换器在不同工作状态下的脉冲序列组合方式,最后基于现有的纹波分析方法分析其实际情况下输出电压纹波特性,为脉冲序列控制的实际应用提供参考.仿真实验结果表明脉冲组合及纹波分析的结论与实际相吻合.     

变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器

与传统电流断续模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器相比,定占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,然而,其功率因数(PF)低于传统DCM Boost PFC变换器,并随输入电压的增大而下降。针对此问题,提出了变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器,研究了其PF和输出电压纹波的表达式,通过占空比的拟合,给出了相应的控制电路。在90~220V输入电压范围内,变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的PF均接近于1,且具有较小的输入电感电流纹波和较低的输出电压纹波,实现了高功率因数与低输出电压纹波特性。实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于纹波电压前馈的级联H桥整流器输出电压平衡策略

对传统的比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了建模分析。通过分析发现大范围投切载时输出电流扰动对平衡控制的影响不可忽略。在此基础上给出了投切载时系统调整时间、输出电压跌落值与系统特征参数之间的关系曲面。针对投切载时比例式脉冲补偿电压平衡控制下CHBR动态性能差的问题,结合输出电流与输出电压纹波峰值之间的关系,通过将输出电压纹波峰值引入电压平衡环节,提出了纹波电压前馈电压平衡控制策略,并给出了纹波电压峰值的检测方法。最后,利用三级CHBR的仿真模型和实验平台对所提策略与比例式脉冲补偿电压平衡控制策略进行了比较测试。测试结果表明所提策略在切载后各级输出电压间的最大不平衡电压减小了12 V,调整时间缩短了43 ms,证明了所提策略的正确性和有效性。     

模块化多电平矩阵变换器电容电压纹波稳态分析EI北大核心CSCD

模块化多电平矩阵变换器(modular multilevel matrixconverters,M3C)是一种新型的基于级联H桥的直接交-交变换器拓扑结构,可用中/高压功率频率变换场合,但其应用范围受H桥子模块直流侧电容纹波电压的限制。从能量守恒角度研究M3C子模块电容电压的一般性波动规律,导出稳态条件下电容纹波电压与M3C输入/出频率、功率因数、电压比值等参量之间的定量关系。对各参量对纹波电压的影响程度进行理论分析并得出下列结论:电容纹波电压中一般含有输入/输出频率的二倍频、差频及和频4种频率成分,在几种特例中仅包含3种频率成分;电容纹波电压幅值对输入/输出频率比值变化非常敏感,当输入和输出频率彼此接近或一个趋近于零时,纹波电压幅值会逐渐变得很大,导致M3C无法正常工作。仿真计算验证了理论分析的正确性。