含双倍压DCM结构的高增益DC/DC变换器

为了增加直流变换器的电压增益,减少开关管的电压应力,将耦合电感倍压单元与二极管-电容(Diode capacitor multiplier,DCM)单元进行组合,提出一种双倍压DCM结构,将该结构引入含输出二极管的非隔离变换器中,不仅能提升该类变换器的电压增益,有效降低器件的电压应力,同时利用结构中的二极管-电容支路作为无源钳位支路吸收漏感能量,提高变换器的效率。并以含双倍压DCM结构的Sepic变换器为例进行了工作模态和工作性能的分析,推导了电感电流临界的工作状态,与同类型变换器进行了对比分析,充分证明了该类变换器具有高增益、低应力的优势。最后,搭建了一个60W的试验样机,验证了上述理论的正确性。     

准Z源软开关高增益DC-DC变换器

为使光伏系统能够稳定地输出逆变器母线所需高压直流电，需使用高增益DC-DC变换器来实现光伏组件电压等级提升，基于此设计一款准Z源软开关高增益DC-DC变换器应用于光伏系统中。在准Z源框架基础上使用有源开关管替换二极管并嵌入耦合电感和开关电容模块，可实现软开关、高电压增益以及高效率。介绍该变换器的工作原理，分析稳态下性能表现，并与同类型变换器进行比较，结合变换器的建模仿真及样机实验，验证理论分析的正确性。     

一种ZVZCS交错并联Boost变换器

提出了一种ZVZCS交错并联Boost变换器。在所提辅助电路的帮助下所有开关管均实现了零电压关断,同时变换器通过电感电流断续导通模式使得所有开关管均实现了零电流导通,各个二极管也均实现了零电流关断,显著降低了由开关管和二极管引起的损耗,变换器整体的工作效率得到了提高。最后,对所提变换器的工作原理及性能特点进行了详细分析,并通过搭建输出功率为200 W的实验样机对理论分析进行了实验验证。     

用于直流送出型光伏电站功率波动平抑的级联式电池储能系统变换器损耗优化

高频隔离型双向直流变换器是级联电池储能系统的关键部件，应当满足宽电压增益范围、高工作效率的要求。在级联电池储能系统中，针对双有源桥（dual active bridge,DAB）变换器在宽增益范围下由于回流功率及开关时刻大电流导致效率降低的问题，在三移相（TPS）调制策略的基础上，提出一种以总损耗为优化目标，基于内点法的优化调制策略。构建了DAB在不同增益下统一的损耗模型，在保证开关管软开通（ZVS）的基础上，根据不同的电池输出电压（OCV），利用内点法得到移相角的最优值。分析电感值与开关频率对整个电压增益范围平均效率的影响，为电路参数设计提供参考。同时，构建5 kW小功率实验平台，验证了优化调制策略的有效性。     

一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器

为减小双向变换器低压侧电流纹波,改善变换器硬开关现象,降低其闭环系统设计的复杂程度,提出一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器。该变换器在低压侧全桥桥臂中点加入2个交错并联的Boost电感,在增加变换器增益的同时可减小变换器低压侧电流纹波,高压侧为倍压整流电路,进一步增加了变换器增益,同时利用变压器漏感与谐振电容谐振创造了高压侧开关管ZCS的条件。该变换器正反向均采用PWM+PFM混合调制控制,通过改变占空比调节输出电压,调节开关频率实现高压侧开关管的ZCS,采用该控制方案降低了变换器闭环系统设计的复杂程度,并可减小高压侧开关管的关断损耗。搭建一台600 W试验样机,进行正反向实验,验证所提方案的有效性。     

适用于太阳电池的低应力高增益升压变换器

在太阳能开发利用过程中,升压变换器能实现较高升压比,但存在开关器件电压应力过高问题。为了降低开关器件电压应力,提出一种低应力高增益升压变换器基本结构,在提高电压增益的同时降低了电压应力。为了更好地适用于多种升压场合,将二次型升压网络、开关电感网络、开关电感电容网络和准Z源网络4种升压单元对其储能电感进行替换,得到一类低应力高增益升压变换器,分析了利用准Z源网络替代的高增益升压变换器工作特性,并与同类型变换器进行对比分析。最后,利用Matlab/Simulink仿真软件和实验样机验证了所提变换器理论分析的正确性和可行性。     

光伏系统中的新型高增益直流升压变换器

针对光伏系统中对电压增益高、电压应力小的高性能直流升压变换器的需求,研究了一种新型高增益变换器的拓扑结构。首先,阐述了该变换器的结构来源,介绍了该变换器的工作原理,再推导其电压增益、开关管和二极管的电压应力公式,展示了部分元器件的电压、电流波形,并对比研究了该变换器与一些同类型的变换器的部分参数,最终通过开环试验验证了该变换器的有效性。该变换器具有一定的推广应用价值。     

一种集成Y源网络的高升压DC-DC变换器

提出一种集成Y源网络的高升压DC-DC变换器。合理利用Y型支路,一路绕组匝比大于1,另一路绕组匝比小于1,选择合适的匝比组合,能实现比传统耦合电感更高的电压增益。在实现电压高增目的的同时,降低了开关管的电压应力。所提变换器具有传统Boost变换器输入电流连续的优点,且输入电流纹波小,这有利于电池、燃料电池和光伏组件应用。加入的无源钳位结构可将开关管关断时电压尖峰钳位至较低的电容电压,提高了变换器效率、减小了变换器的电磁耦合影响。实现了耦合电感器的零电流偏置,便于小磁芯体积的选择和低磁芯损耗。该文针对所提变换器的工作原理、特性以及参数设计进行详细说明。实验室搭建一台200 W的28 V输入和380 V输出的实验样机验证了所提变换器的可行性。     

磁集成交错并联LCL型高增益变换器

针对分布式光伏发电并网对高增益DC-DC变换器的需求,提出一种基于耦合电感倍压单元的磁集成交错并联高增益变换器,通过改变倍压单元匝数比N提升电压增益的同时将所有电感进行磁集成,推导变换器的电压增益、开关管和二极管的电压应力及暂态和稳态等效电感表达式。理论分析表明该变换器具有较高的增益,电压增益是传统交错并联开关电容电感变换器的（N+1）/2倍,电感以最佳耦合度集成后稳态电流纹波有所减小,暂态响应速度提高约2.5倍,搭建一台功率100 W的实验样机,样机测试验证理论分析,证明了磁集成变换器相较于传统变换器具有更好的电气性能。     

一种基于两电感变换器的高压侧移相调制策略

针对电流型两电感变换器存在的高电压尖峰和硬开关问题,以电流型两电感双向直流/直流(direct current/direct current,DC/DC)变换器为基础提出一种高压侧移相的调制策略,使其更适合应用于燃料电池汽车中。该调制策略采用定频PWM控制,在全负载范围内可实现低压侧开关管的自然换流和零电流开关(zero current switch,ZCS)关断,进而抑制关断电压尖峰;通过调节低压侧开关管占空比,可调节变换器功率和增益;通过调节高压侧移相角,可调节电流峰值,控制漏电感电流有效值,从而降低电路整体导通损耗,提升变换器效率。该文首先介绍电路的升压和降压模式的工作原理,然后分析占空比和移相角对电流有效值的影响,最后建立一台400 W的样机,对所提调制策略进行实验验证。     

新能源储能电池双向CLLLC变换器时域设计

文章针对双向CLLLC谐振拓扑结构提出了一种谐振参数设计方案。为了解决双向CLLLC直流谐振变换器谐振参数设计结构复杂、难度大、准确度低等问题,将双向CLLLC谐振拓扑结构近似为Type-4型结构,然后采用基波分析法分析了谐振参数对变换器增益、输出效率以及软开关实现的影响。在此基础上,采用时域分析法结合变换器谐振电流曲线对变换器进行谐振参数的设计,可以使得变换器在全负载范围内实现逆变侧的零电压开通和整流侧的零电流关断,降低了变换器的无功功率损耗,提高变换器的电能转换效率。最后通过实验和MATLAB仿真验证了方案的正确性。     

集成耦合电感升压-反激变换器的建模及控制研究

提出了一种高效率、高增益的升压DC-DC变换器——集成耦合电感升压一反激变换器。该变换器克服了传统升压电路高升压比对占空比的依赖,可在较小占空比下实现更高电压增益。与传统升压一反激变换器相比,可有效减小电容电压纹波,降低二极管反向恢复损耗。简要分析了该变换器的工作原理,使用状态空间平均法建立了在电流连续工作模式(CCM)下的小信号模型。由模型得到控制量至输出量的传递函数,设计出相应闭环控制系统。通过仿真研究证明了闭环系统的稳定性及建模方法的正确性,并在实验室设计30W样机对变换器进行实验验证。经实验、仿真结果和理论分析的比较,验证了理论分析的正确性和可行性。     

一种可应用于新能源发电系统的双绕组高效率高升压DC-DC变换器

为解决光伏发电等新能源发电技术输出的直流电压等级较低、不能满足并网电压要求的问题,提出一种可应用于新能源发电系统的双绕组高效率高升压DC-DC变换器。在传统Boost变换器的拓扑中融入开关电容结构与磁耦合升压技术,获得高电压增益,并降低开关管电压应力。拓扑的无源钳位结构有效解决了开关管电压尖峰过高的问题,提高了能量转换效率。详细研究了所提变换器工作原理后,对元件电流、电压应力以及变换器效率进行定量计算。于实验室搭建200 W样机验证所提变换器的可行性,实测变换器最大效率为97.5%。     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

新型高升压耦合电感DC-DC变换器

在光伏发电系统中，为实现高增益直流母线电压并网需求，提出一种新型高升压耦合电感DC-DC变换器。通过耦合电感匝比和开关占空比双重调节，提升变换器的高升压能力。利用无源钳位回路对开关器件实现电压钳制，通过耦合电感的漏感吸收开关器件开关瞬间的电流脉冲，有效减小开关器件开关损耗和脉冲冲击，提高了变换器使用寿命。开关管电压应力低、本征占空比小，开关损耗小，有利于提升变换器效率。对变换器工作原理和具体模态进行分析，推演了各器件应力和选型依据。结合仿真和实验对比，验证了新型高升压耦合电感DC-DC变换器的理论正确性。     

一种新型高增益零输入纹波DC-DC变换器

针对传统Boot电路升压比不高、输入电流纹波大,不适用于低电压输入分布式发电系统的问题,提出一种高增益零输入纹波DC-DC变换器。该变换器在传统Boost电路的基础上加入2个耦合电感,1个耦合电感与输入电感和电容共同组成无源零纹波单元,使变换器不受占空比的限制实现输入电流零纹波;另1个耦合电感与二极管和电容组成倍压单元,增强变换器升压能力;采用无源无损吸收电路吸收漏感能量,抑制漏感带来的尖峰电压,使开关管两端电压应力得到降低;另外,该变换器仅使用1个开关管,控制简单。最后,通过实验验证变换器的可行性。     

一种基于开关电容倍压单元的新型浮地并联高增益变换器

针对传统Boost变换器电压增益低、开关器件电压应力大不适用于燃料电池/光伏发电系统的问题,提出一种新型非隔离高增益DC/DC变换器.该拓扑采用浮地并联结构,主电路上下对称,并结合开关电容单元有效提高了变换器的电压增益;此外变换器还具有开关器件低电压应力、低电流应力、电感电流自动均流的优点,多电感并联的结构则有利于提升...     

应用于新能源发电的有源钳位隔离型Boost变换器

传统的隔离型Boost变换器需要使用两个及以上的磁性元件,造成磁性元件数量偏多。文章提出了一种新型有源钳位隔离型Boost变换器,该变换器将变压器、输入电感和谐振电感集成在一个磁性元件中,变换器的开关管数量及增益特性与传统的隔离型全桥Boost变换器相同。通过设置原边有源钳位电路,变换器中所有开关管的电压应力不超过变换器的最高输入电压;设置副边谐振倍压网络,变换器实现了整流二极管的零电流关断。最后在一台500 W的样机进行试验,试验结果验证了该变换器的可行性。     

基于DSVPWM的PMSG并联型GS-NSC研究

为提高九开关变换器直流侧电压利用率,减少开关损耗,采用一种不连续空间矢量脉宽调制（DSVPWM）,同时将九开关变换器用于直驱式永磁同步风力发电机（PMSG）网侧构成并联型网侧九开关变换器（GS-NSC）。在对并联型GS-NSC控制策略、故障穿越方案进行理论分析的基础上,建立PMSG并联型GS-NSC仿真模型,设计多种电网电压故障工况对其进行仿真研究。结果表明,在电网电压正常工况下,并联型GS-NSC可维持电网电流的正弦波特性。在电网电压跌落工况下,并联型GS-NSC可向电网注入无功电流辅助电网电压的恢复,并通过提升并网电流幅值减少卸荷电路的功率损耗,降低PMSG散热负担。在电网电压骤升工况下,并联型GS-NSC可动态分配直流母线电压,避免因直流侧过压而导致PMSG退出运行。     

新型无桥DCM Pseudo-Boost PFC变换器研究

本文研究了一种无桥Pseudo-Boost功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器,解决了传统Boost PFC变换器存在二极管整流桥导通损耗大、效率较低的问题。详细分析了电路拓扑工作于电感电流断续模式(Discontinuous Current Mode,DCM)的工作原理和稳态特性,变换器具有传统Boost PFC相似的升压特性。分析了变换器的输入电流和功率因数值,基于其输入、输出电流特性,建立了系统的小信号模型,并设计了简单可行的控制电路。最后仿真分析表明,变换器输出电压稳定,输入电流能很好地跟踪输入电压,功率因数大于0.99,达到了功率因数校正的目的。