交错并联磁集成Boost变换器的稳态性能分析

提出交错并联磁集成Boost变换器的八种不同工作模式,包括两种连续导通模式(CCM)、两种临界导通模式(CRM)和四种非连续导通模式(DCM),并计算了各工作模式下的等效电感。在各模式中分析变换器的稳态相电流纹波、总输入电流纹波,并进一步得到各模式之间转换时的负载电流值(即负载电流边界值条件)。通过分析变换器的各工作模式,从而得到电压增益、相电流纹波及总输入电流与占空比、耦合系数之间的关系。最后,通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

一种单极式多模态宽范围输入电压无电解电容LED驱动器

为了在高、低输入电压条件下均实现高的系统效率、优化的母线电压及无电解电容,提出一种多模态LED驱动器。通过添加一个双向开关,LED驱动器可以在适当的模态下工作,当有效输入电压为220～240V时,双向开关关断,拓扑工作于半压输入模式(halfvoltageinputmode,HVIM),高输入电压由输入电容均分,升压电感工作于临界导通模式(boundaryconductionmode,BCM)。当输入电压为100～120Vrms,双向开关导通,拓扑工作于全压输入模式(full voltage input mode,FVIM),输入电容的电压等于输入电压,升压电感工作在非连续导通模式(discontinuousconduction mode,DCM)。同时,这2种模式下均可以实现软开关。该文详细介绍所提拓扑结构,工作原理以及分析设计。最后,通过额定功率为100W的样机验证了可行性和有效性。     

DCM Boost PFC数字化的研究

传统断续导通模式的Boost PFC采用单电压环控制算法实现,但存在输入电流畸变大、功率因数不高的问题,从理论的角度深入分析了单电压环控制法不足的原因,根据Boost PFC电路在断续导通模式下的输入输出电压比,利用功率守恒原则,提出了适用于断续导通模式的DCM预测电流法,与单电压环控制法相比电流畸变、功率因数均得到改善。实验结果验证了理论分析的正确性。     

双运放电压模式二阶通用滤波器的实现

视无限增益多路反馈低通滤波器为变形状态变量滤波器,用2个运算放大器、2个电容和4个电阻实现了电压模式二阶通用滤波器.该电路不仅可同时实现低通、带通和高通输出,具有低的无源灵敏度,而且其品质因数、极点角频率与电容比值和电阻比值有关,从而可实现二者的独立、精确调节,实现高精度滤波.此外,该电路中两运算放大器承受的共模电压为零,降低了对运放的要求,电路简单,适合VLSI单片集成技术.通过计算机仿真表明,所提出的电路方案是可行的.     

一种高增益低开关应力改进交错型Boost变换器

提出了一种输入输出全交错型Boost变换器,该变换器的两个电感电流在输入端进行交错并联,可以减小输入电流纹波;输出端的两个分压电容可以被交错并联充电和串联放电,这样既提高了变换器的电压增益,又减小了输出电压纹波。另外,该结构能够减小功率管的电压应力,因此有利于选择低功率等级、高性能的开关器件,以进一步减小功率管的开关和导通损耗。详细分析了所提变换器的工作模式和稳态特性,建立了变换器的数学模型。给出了相应隔离型全交错变换器的电路结构。最后通过一台实验样机验证了所提变换器的有效性。     

针对SVPWM死区问题一种新的控制方法

针对空间矢量脉宽调制(Space-VectorPulseWidthModulability,SVPWM)死区问题对电机运行、调速性能的影响,通过180°导通型与120°导通型相结合方式,构建一种新型SVPWM控制方法。对原有6个有效开关矢量及2个零开关矢量共八种状态,按照平行四边形法则,合成一个新的电压空间矢量,利用12个有效电压空间矢量合成,输出等幅旋转电压空间矢量,从而有效避免死区效应影响,并确保避免管子“直通”短路现象,提高被控电机的调速性能。理论分析和实验验证了该方法的有效性。     

基于九开关变换器的非对称六相电机集成车载驱动系统研究

在电动汽车充电、驱动一体化系统上进行改进，提出一种基于九开关变换器的SVPWM算法。该算法给出了九开关变换器27种电压矢量及其在矢量图中对应位置。为了最大程度的提高电压利用率，将矢量图划分为15个扇区，并且选择距离参考矢量最近的四个不同层电压矢量。每个扇区九个开关管共通断八次，尤其降低了中间开关管的通断频率，且有些功率管一直处于导通状态，无需定时器控制，有利于数字化实现。仿真表明，该算法能够有效的应用于双Y移30°永磁同步电机。     

交流整周期电压晶闸管控制方式的研究

提出和介绍了一种晶闸管应用于交流电热器等的功率控制新方式,该方式是基于将过零点起的一个交流电压波形作为控制单元,取若干个作为一组,再将各组中的电压波形分成连续接通或断开的二部分,用通、断个数的变化来调节负荷功率的大小,消除了现有用改变导通角即调相方式所产生的谐波污染和从截止到导通的过渡损耗等,还提高了其可靠性.     

多脉波整流器直流侧无源谐波抑制机理研究

为提高多脉波整流器的直流侧无源谐波抑制能力,研究了基于两抽头变换器的24脉波整流器直流侧谐波抑制机理。根据抽头变换器的结构及安匝平衡原理,分析了抽头变换器的功能及工作模式,研究了抽头变换器的工作模式对整流桥输出电流、整流器输入电流及负载电压的影响,给出了抽头变换器变比的理论最优值。理论分析及实验结果表明,抽头变换器的端电压会使其所接的两个二极管交替导通,对整流桥输出电流进行调制,进而产生环流,该环流流经交流侧时会抵消原输入电流中的12k±1(k为奇数)次谐波。另外,抽头变换器所接的两个二极管的交替导通,会在负载上产生附加电压,附加电压的存在可以显著降低负载电压的纹波系数。相应的实验结果验证了理论分析的正确性。     

双间隙伪火花开关的触发及导通特性

伪火花开关是一种工作于巴申曲线左半支、引燃于空心阴极结构、主放电通道呈现弥散特征的低气压脉冲放电开关,具有导通电流大、重复频率高、工作范围宽、寿命长、抖动低和烧蚀小等优点,在重复频率脉冲功率中具有非常大的应用潜力。文中研制了一款双间隙多通道伪火花开关,采用陶瓷金属半密封结构,工作气体为氦气,触发单元为基于高介钛酸钡薄片的电荷注入式结构。研究了不同触发脉冲作用下触发单元的放电特征和工作模式,以及气压、阳极电压和脉冲参数对触发单元电荷注入特性、开关导通时延与抖动及阳极电压跌落速率等的影响规律。此外,根据电极烧蚀形貌分析了开关的多通道同步触发特性,根据放电波形讨论了实验中遇到的电流淬灭现象。实验结果表明:触发单元放电存在脉冲电晕和沿面闪络两种工作模式;高气压和大能量的触发脉冲有利于降低开关时延、抖动和阳极电压跌落时间;快前沿的触发脉冲有利于降低开关抖动;阳极电压对触发时延和抖动的影响不大;开关能够实现多通道的同步触发和导通,且在小电流条件下存在两种淬灭形式。     

一种适用于燃料电池的新型高升压DC-DC变换器

高升压DC-DC变换器是燃料电池实现并网的重要环节。针对燃料电池输出电压低、输出特性软的问题，提出一种基于开关电容的电流馈电升压变换器。首先，详细阐述了所提变换器的拓扑结构及其在连续导通和不连续导通模式下的工作原理。然后，具体分析了该变换器的电压增益、各元件的电压和电流应力。在此基础上，将其与SC-Boost、SL-Boost等变换器进行性能对比。最后，搭建一台200 W的实验样机验证了所提变换器的可行性和理论分析的正确性。所提变换器结合电流馈电结构和开关电容网络，具有电压增益高、输入电流连续且纹波低的优势，有利于延长燃料电池使用寿命。同时，通过复用开关电容中的电容-二极管(capacitor-diode, C-D)单元对开关管电压进行钳位，降低了功率元件的电压应力。因此，所提变换器适用于燃料电池并网系统。     

固态平板Blumlein线中的GaAs光导开关导通电阻实验

为了研制紧凑型脉冲功率系统,开展了基于固态Blumlein线的GaAs光导开关(PCSS)导通电阻的初步研究实验。结合2mm厚固态平板Blumlein线,利用高功率脉冲激光二极管触发GaAs光导开关,在脉冲偏置电压下,GaAs光导开关非线性导通,经Blumlein线输出22.3 kV高压脉冲至负载,满足紧凑型脉冲功率系统的设计要求。通过偏置电压、输出电压以及Blumlein线阻抗估算光导开关的导通电阻约4.1Ω。另外,研究了GaAs光导开关非线性导通模式下的导通电阻与偏置电压和激光能量的关系。     

一种多模式变频宽输出LLC变换器

针对新能源领域对开关变换器具有宽电压增益范围的要求,提出一种多模式变频宽输出LLC变换器.该变换器原边为全桥结构,副边整流器为两级倍压结构,通过控制副边开关管的导通与截止,具有3种不同的电路模式,其增益比为1:2:4.各种模式对应不同的输出电压等级,采用变频控制方式,变换器可以实现50～430 V的宽输出电压范围.多种...     

升压型Boost-PFC电路的频率反走临界电流控制

临界导通工作模式下的Boost PFC电路在交流输入电压过零点附近出现开关频率过高和过零点交越失真,导致电路开关损耗增加和总谐波失真增大,为此在恒定导通时间控制基础上,提出了一种电流控制频率反走的控制策略.通过在交流输入电压过零点附近将电路从临界工作模式切换到断续工作模式的方式,降低电路在交流输入电压过零点附近开关管的...     

三相单级全桥PFC变换器输入电流死区分析与补偿

研究一种三相单级全桥结构功率因数校正(PFC)变换器,该变换器工作于电感电流断续模式(DCM),可同时实现PFC、输入/输出侧电气隔离以及输出电压调节.通过对该变换器理想和非理想条件下等效电路的分析,发现由于主电路中各开关管和二极管存在导通压降,当输入电压低于主电路压降时,导通相电流将出现死区,该死区随着输入电压幅值的降低而增大.结合电路的工作原理,提出了一种抑制电流死区的补偿电路.补偿电路由6个小功率开关管和电阻构成,通过相应的控制策略,当输入电压最小的一相电压低于主电路压降时.该相电流通过补偿电路构成回路,消除电流死区.仿真与实验结果证明了理论分析的正确性.     

电感复用型PFC变换器及其控制策略

提出一种复用电感导通模式MCM（multiplexing-inductor conduction mode）的概念,对MCM模式下的电感电流进行了详细分析。通过电感复用及MCM的概念,对Boost与Buck的级联结构进行变换,提出了一种电感复用型功率因数校正器MPFC（multiplexing-inductor power factor corrector）变换器的拓扑结构,这种结构减少了电感的数量,使变换器体积减小,节约了成本。MPFC的控制模式分为电流模控制与电压模控制,通过分析这2种控制方式的特点发现,电压模控制的MPFC更适合实际运用。仿真实验表明,MPFC变换器的输入功率因数与输出电压纹波符合一般的工业生产需求,证明了MPFC原理的正确性及实际应用的可实施性。     

基于断续导通模式下的PCS中双向DC/DC变换器的研究

为获得较高的功率密度和减小开关损耗,将PCS中双向DC/DC变换器设计在断续导通模式(DCM)下,并采用交错并联结构弥补DCM下电压电流纹波较大的缺陷。分析研究变换器采用不添加额外半导体器件的控制型软开关技术,实现开关软通断,减小开关损耗。最后推导了实现软开关的死区时间、电容、电感等设计公式。通过实验,验证了理论分析的正确性。     

集成式高效电子镇流器

该文介绍了紧凑型日光灯的单级高效高功率因数电子镇流器。推荐的拓扑结构采用了两个串联的电压源,馈电给逆变器用于日光灯镇流,一个电压源为已整流的线电压;而另一为以断续导通方式工作的dc—dc变换器。因此,变换器所需的能量低于灯的额定功率。先进的拓扑具有线路结构简单、高功率因数高效率和电流波峰系数低等优点。     

一种N层插入形成分离P体区的新型槽栅IGBT

绝缘栅双极晶体管（IGBT）在功率电子技术中应用,比如电动机控制和高压开关模式电源等方面具有重要的意义。文中提出了一种新型的IGBT结构,就是在普通IGBT的P体区中插入N层,形成分离的P体区。这种结构导通压降低,同时又保持击穿电压不受影响。在集电极电流密度为5×10-5A／μm情况下,新结构的导通压降比普通结构的器件可以降低约25％。     

四象限三电平悬浮斩波器研究

传统的两电平H桥磁悬浮斩波器结构简单,控制方便,但开关损耗大,效率低。在此介绍了四象限H桥悬浮斩波器三电平控制模式,其拓扑结构与两电平完全一致。基于PWM技术,控制斩波器开关的导通模式。理论分析表明,利用相位角相差180°PWM控制方式实现三电平控制,降低了负载电压应力,电磁兼容性也显著改善。仿真和实验结果验证了该方法的可行性。