DC/DC开关电容变换器拓扑及控制技术

针对DC/DC开关电容变换器目前的最新发展状况 ,在拓扑 (包括具有谐振软开关特性的拓扑 )和控制技术方面做了较为深入的探讨和分析 ,其中DC/DC开关电容谐振变换器在DC/DC开关电容变换器的原理、拓扑和工作特性等方面都有所突破 ,是当前一个值得关注的研究方向     

DC/DC变换器及谐振软开关技术

对几类最具代表性的软开关技术从理论到电路拓扑进行了论述，并指出各自的优缺点及发展趋势。     

推挽开关电容DC—DC升压变换器

采用推挽与开关电容网络相结合的拓扑结构,实现升压ＤＣ－ＤＣ变换器。研究了这种新型变换器的效率与拓扑结构间的关系,还采用等效电量关系法（ＥＥＱＲ）对变换器进行了稳态分析,并讨论了变换器的控制问题,实验与理论分析结果一致。     

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半，并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高，应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V～700V输入，54V／10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94．7％。     

开关电容DC—DC变换器的稳态分析

本文采用全新的方法,从能量的角度对开关电容ＤＣ－ＤＣ变换器进行了稳态分析。讨论了转换效率和纹波,并研究针对ＰＷＭ、逐压反馈控制（ＶＴＣ）、频率调节（ＦＭ）和固定频率等几种控制方式下的电压变化和设计考虑。实验结果与分析结果一致。同传统的状态变量平均法和电流注入等效电路等方法相比,新方式更简洁,物理概念更明确,并可方便地分析复杂开关电容网络。     

高效率谐振型开关电容变换器

传统的开关电容变换器在电容周期性的充放电过程中会产生很大的电流应力,并且随着输出电流的增加,变换器的效率将急剧下降。因此,传统的开关电容变换器只能使用在输出电流很小的场合。为了解决这一问题,本文提出一种谐振型开关电容变换器拓扑,并详细分析了其工作原理和设计方法,实验结果验证了此类变换器的高效性。     

谐振复位软开关双管正激型DC/DC变换器

提出一种谐振复位软开关双管正激型 DC/DC 变换器。它将谐振复位方式应用到双管正激变换器中,解决了双管正激变换器占空比不能大于0.5的缺点,同时保留了双管正激开关电压应力小的优点。此外,该拓扑利用谐振复位的特点和副边串接饱和电感的方法实现了所有开关的软开关,因此可以应用于高输入电压、宽范围、高效率要求的场合。文中对该拓扑的工作原理和特性以及软开关的实现和设计进行了详细的描述。最后通过实验验证了该拓扑的上述优点。     

单级隔离升压半桥DC/DC变换器软开关条件研究

为了获得单级隔离型升压半桥DC/DC变换器的软开关工作条件.对其工作原理和换流过程进行分析.通过稳态参数计算、开关管关闭工作模态的等效电路解析以及微分方程运算,指出了其软开关过程本质上是变压器漏感和开关管并联电容准谐振过程,并获得了实现软开关应满足的特征阻抗与变换器稳态参数之间的不等式关系,该不等式可以作为设计该变换器...     

一种混合开关电感和开关电容的高增益DC/DC变换器

针对传统Z源DC/DC变换器存在的输入电流不连续、输出电压增益不够高和功率器件电压应力较高等不足,利用开关电感和开关电容技术,提出了一种混合开关高增益DC/DC变换器。该变换器主电路中只用到1个储能电容,结构简单,与现有典型的高增益阻抗源DC/DC变换器相比,所提出的混合开关电感和开关电容的DC/DC变换器可以实现更高的输出电压增益,同时电容和开关器件的电压应力较低。详细分析了所提变换器的工作原理,通过在实验室中所建立的输入电压16～40 V、输出电压26～107 V和输出功率7～114 W的原型验证了其性能。     

DC/DC开关电容变换器的控制技术

根据DC/DC开关电容变换器目前的最新发展状况,对各种控制技术做了较为深入的探讨和分析,指出采用DC/DC开关电容变换器的软开关技术,不仅可以解决长期困扰变换器的功率和效率问题,而且给DC/DC开关电容变换器带来了崭新的发展。     

高效率谐振型开关电容变换器

提出了一种谐振型开关电容变换器拓扑.它解决了传统的开关电容变换器(Switched Capacitor Converter,简称SCC)在电容周期性充放电过程中因产生很大的电流应力,使得输出电流在增加的同时,变换器的效率急剧下降的问题.这里,详细分析了谐振型开关电容变换器的工作原理和设计方法.实验结果验证了该类变换器的高效性.     

一种谐振式DC/DC变换器的设计与研究

介绍了一种谐振式DC/DC变换器,其功率开关的驱动信号由一个回路中的变压器次级绕组电感、电容、稳压管谐振获得.该变换器可产生瞬间的高电压和大电流脉冲,其结构简单,成本低廉.分析了该变换器的工作原理;讨论了其设计过程.该变换器的仿真和试验结果验证了所提出的电路拓扑结构的正确性和可靠性.     

ZCS谐振开关电容变换器的拓扑结构改进

零电流(ZCS)谐振开关电容变换器是开关电容变换器的一种新拓扑形式.通过建立ZCS谐振开关电容变换器的开关布尔矩阵,提出了一种分析其有效开关模态,辨识潜电路路径的新方法.当潜在回路出现时,变换器的输出特性出现非预期的变化.同时,通过对潜在回路电流路径的分析,提出了一种ZCS谐振开关电容变换器的改进电路,从而从根本上消除了变换器中的潜电路现象.实验结果证明了理论分析的正确性和有效性.     

谐振电容电压控制LLC谐振变换器分析与设计

针对电压型控制LLC谐振变换器动态响应速度较慢的缺点,研究了谐振电容电压控制LLC谐振变换器。与电压型控制LLC谐振变换器相比,该控制无需压控振荡器和电流采样模块,简化了控制回路,减小了变换器整体体积,提高了动态响应速度。详细分析了该控制的工作原理与关键参数设计,最后通过实验与电压型控制进行对比,验证了谐振电容电压控制LLC谐振变换器具有更快的动态响应速度。     

高阶降压式谐振开关电容变换器的潜电路

由于开关电容个数的增加,高阶降压式谐振开关电容变换器较基本降压式谐振开关电容变换器的结构复杂,其潜电路现象更加丰富。该文在分析其构成规律和运行特性基础上,首先以3阶降压式谐振开关电容变换器为例,研究在不同运行条件下出现的潜电路特性,由此推导出n阶降压式谐振开关电容变换器潜电路发生的一般条件。研究结果表明,由高阶降压式变换器潜电路发生条件,可方便地得出各种类型降压式变换器的潜电路条件,证明若n阶降压式变换器满足潜电路发生条件,其低阶电路(n-1, n-2, ?, 2)必定工作在潜电路状态下。最后进行实验验证。     

适用于高动态响应场合的五电平DC/DC变换器

提出了一种可用于高动态响应场合的五电平DC/DC变换器。该电路在飞跨电容三电平电路的基础上通过添加两个双向开关和两个飞跨电容构造中间电平。稳定的飞跨电容电压是电路工作的基础,当电路工作时,飞跨电容的电压可以通过调节与之对应的中间电平的导通时间比来调节。文中分析了该电路的工作模式、电容电压平衡原理。实验结果证明,该电路工作原理正确,可以正常工作。     

谐振式模块化直流变换器的高增益控制

随着新能源发电并网系统发展和各类新兴直流负载出现,直流配电网得到快速发展,高增益直流变换器成为不同电压等级互联的关键设备。提出了一种基于子模块级联结构的谐振式模块化直流变换器RMDC(resonant modular DC converter)拓扑,并利用子模块电容与桥臂电感构成串联谐振回路实现能量传递,同时级联结构易于获得较高的电压增益。首先分析了RMDC工作原理及关键参数和电压增益之间的数学关系;在此基础上,提出一种高增益控制方法;最后通过仿真和实验结果验证了理论分析和高增益控制方法的有效性和正确性。