带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器

为消除Boost变换器用于两级功率因数校正(power factor correction,PFC)器前级时的升压作用对输出电压的影响,作者用充电泵功率因数校正变换器构造了有源浮充平台电路,并将其应用于单相Boost型PFC变换器中,设计了带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器。该变换器保持了传统Boost型PFC变换器的优点,输出电压大大降低,拓宽了PFC电路的应用范围,为设计后级DC-DC变换器提供了便利。仿真分析和实验结果均表明,该变换器的输出电压大大降低,可实现单位功率因数校正,具有良好的动态性能。     

一种新颖的Buck-Boost变换器

提出了一种新颖的两开关电路拓扑，它能工作在宽输入交流电压范围，并实现功率因数校正(PFC)。新拓扑与单开关Buck—Boost变换器和传统的两开关串级Buck—Boost变换器及其它Buck—Boost变换器相比有显的性能改善，如：器件应力及损耗较低，不需要解决浪涌电流问题，电感尺寸也较小。分析了拓扑工作原理，并给出了实验结果。     

双电流环交替控制的单相升-降压功率因数校正变换器研究

分析单相Boost-Buck功率因数校正变换器的工作原理,并对变换器在纯Boost和纯Buck模式下的电流控制问题进行分析.针对交流侧输入电压峰值大于输出电压的情况,提出由平均电流控制和电荷控制构成的双模式控制方案,确保变换器在一个基波周期内,不论在Boost,还是在Buck工作模式期间都可实现对输入电流的控制,达到功率因数校正的目的.文中给出双模式交替控制方案控制框图,并给出电荷控制方案的数字实现方法,最后通过实验对理论分析的正确性和控制方案的有效性进行验证.研究成果对于单相级联型Boost-Buck变换器的控制也有一定参考价值.     

4 kW电动汽车车载充电机的研究与实现

研究分析了电动汽车车载充电机的基本原理,提出了采用两级变换结构的车载充电机设计方案。前级变换器采用Boost型有源功率因数校正电路,以提高功率因数和减小总谐波失真;后级变换器采用移相全桥零电压开关逆变电路,以实现电气隔离和DC/DC转换。依据此方案设计一款4 k W车载充电机,样机测试结果表明:前级Boost型有源功率因数校正电路功率因数大于0.99,总谐波失真不超过4.5%;后级移相全桥零电压开关逆变电路满载效率大于95%,并提供宽的输出电压范围。     

高效率积分复位控制三相Boost型功率因数校正

提出了一种高效率三相Boost型功率因数校正电路，通过对一种三相Boost型功率因数校正电路进行改进，采用积分复位控制电路实现单位功率因数。积分复位控制高效率三相Boost型PFC具有如下特征：①常频控制，有利于滤波器的设计；②控制电路简单，控制思路清晰，不需要乘法器；②控制效果好，输入电流波形能很好地跟踪输入电压波形：④变换器的效率高。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

基于数字双环控制的功率因数校正控制算法

提出一种基于数字控制的新型功率因数校正(PFC)控制算法。电流环采用改进的占空比控制,考虑数字控制特点加入电流项和电压项校正因子,并给出了电压项校正因子自适应算法;电压环采用具有前馈补偿的线性化比例—积分算法,引入输出电压滑动平均滤波法消除电压环对电流环的恶化影响以提升系统动态响应性能。文中以Boost电路PFC变换器为例阐明了算法的基本原理,搭建了基于数字信号处理器数字控制的千瓦级Boost电路PFC变换器硬件系统实验平台。仿真和实验均验证了算法可在宽输入电压、宽输出功率工作条件下实现接近单位功率因数的控制效果,输入电流总谐波失真低于5%,并且具有良好的快速动态响应性能。     

一种新型的单级三相Buck-Boost功率因数校正整流电路研究

研究了一种新型的三相单级Buck—BoostPFC变换器,用一个PWM信号同时控制4个开关管的通断状态,实现升／降压调压;基于交流侧的LC滤波实现了功率因数校正,并解决了传统的Buck—Boost变换器体积过大和输出电压反向的问题。介绍了变换器的工作原理并分析了稳态时的工作状况、输入电流谐波状况;设计了电压闭环控制系统;利用MATLAB／Simulink建立仿真模型,仿真结果验证了变换器的性能。     

低电压应力Buck/Boost PFC的开关器件损耗分析

单相有源功率因数校正电路(Power factor Correction,PFC)的拓扑常选择升压式Boost电路,电压可升可降的拓扑如Cuk、SEPIC、Zeta等开关电压应力大、损耗大.分析了一种低电压应力的双开关管的Buck/Boost拓扑,分析其在3种工作电路方案下的开关电压应力和功率损耗,应用MathCAD进行数学建模并分析计算结果.     

一种新型的单级功率因数校正AC/DC变换器的设计

在研究三相Buck变换器和正反激变换电路基本原理的基础上,设计了一种新颖的单级高频隔离式功率因数校正电路。通过对电路的拓扑结构分析,建立了相应的数学模型。应用三值逻辑PWM开关信号、坐标变换和电压闭环控制实现了单位功率因数校正,并从理论角度证明该数学模型和控制策略的合理性。通过仿真实验,进一步证明该设计能使输出电压稳定,输入电流接近正弦波,且电流和电压同相位,功率因数近似为1。     

高频电弧发生电源的研制

介绍一种用于光纤陀螺生产线的高频电弧发生电源的工作原理和电路设计。该电源采用功率因数校正技术达到单位功率因数,提高了电能利用效率;采用Buck调压电路调节输出电压幅值;利用半桥变换器产生所需方波;同时还具有完善的保护电路。调试结果证明,该电源满足设计指标,具有功率因数高、调节范围宽、体积小等特点。     

基于随机扩频的Buck-Boost变换器分岔与混沌现象的仿真分析

Buck-Boost变换器中存在着电磁干扰过大,以及电感电流与输出电压的波纹过大的问题,通过引入随机扩频技术减小这些问题的方法已经得到广泛应用,但引入该方法后仍存在复杂的分岔与混沌现象。在对随机扩频技术进行分析后与建立了基于随机扩频技术的Buck-Boost变换器的精确离散迭代映射模型;研究了采用随机扩频技术后的Buck-Boost变换器中的非线性现象,通过运用MATLAB软件进行编程绘制了电感电流随电路参数变化的分岔图,证实了其中存在复杂的非线性行为,研究了随机扩频技术中各电路参数对Buck-Boost变换器中非线性行为的影响规律;研究表明运用参数微扰法可以抑制其中的分岔与混沌现象。为Buck-Boost变换器电路设计提供了理论基础。     

π型Buck-Boost交流变换器

提出一种对称结构π型Buck-Boost交流变换器及其变结构控制策略。该变换器由Buck交流单元和Boost交流单元组成,与级联式两级电路相比,省去前级LC输出滤波器,简化了电路结构。根据前、后单元的工作与否,π型交流变换器存在4种工作模式:Buck模式、Boost模式、直通模式和Buck-Boost模式。通过等效改变电路结构,变结构控制策略使得π型Buck-Boost交流变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和直通模式。π型Buck-Boost交流变换器虽然具有两个独立的控制对象、采用两级占空比调制,但实际上最多只有一级功率变换,且存在直接功率传递通路,适用于稳压或调压应用场合。     

双沿调制的四开关Buck-Boost变换器

与传统的Buck-Boost变换器相比,四开关Buck-Boost变换器具有输入输出同极性、开关管电压应力低等优点。该文针对四开关Buck-Boost变换器在通信电源分布式系统中的应用,提出三模式双频双沿调制的控制策略。该控制策略将变换器分成Buck单元和Boost单元,此两单元分别采用后沿调制和前沿调制,并且在Buck-Boost工作模式时,开关频率由Buck以及Boost模式的200 kHz降到40 kHz,以提高变换器的效率。实验室制作了一台48 V(33~75 V)输入48 V/6.25 A的样机,对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明所得结论正确。     

一种新型Buck-Boost变换器

提出了一种新型Buck-Boost变换器,与传统的Buck-Boost变换器相比,该电路利用开关电容网络,能在相同的输入电压和开关管占空比情况下具有更好的降压效果.对该新型Buck-Boost变换器的工作原理进行了分析,并通过仿真和实验验证了该方案的可行性.实验表明,该新型Buck-Boost变换器能够实现较好的降压效果,输出效果良好.     

Buck-Boost变换器的无源滑模控制研究

为解决无源性控制时Buck-Boost变换器电压与电流过冲的问题,在无源性控制的基础上加入滑模控制。通过建立Buck-Boost变换器的欧拉-拉格朗日(E-L)模型,可以得到Buck-Boost变换器的无源性控制规律。在此基础上,结合滑模控制原理,设计Buck-Boost变换器的无源滑模控制器。在Matlab环境下,进行Buck-Boost变换器无源滑模控制的动态仿真。仿真结果表明,Buck-Boost变换器的无源滑模控制对电源扰动、负载扰动具有很强的鲁棒性,且动态响应速度快,能够解决无源性控制电压与电流过冲的问题。     

一种新颖的四开关Buck-Boost变换器

提出一种新颖的四开关Buck-Boost变换器及其控制策略。该变换器由Buck变换器和Boost变换器级联等效而成,其可以将宽范围的输入电压高效率变换到额定电压附近,这样对后级变换器而言输入就是一个窄范围,从而保证了后级变换器的优化设计;与此同时,四开关Buck-Boost变换器的滤波工作模式还保证了额定输入电压附近效率的最高。实验结果表明：采用文中提出的四开关Buck-Boost变换器作为前级的两级式变换器可以满足未来通信电源模块高效率、高功率密度以及宽输入范围的要求。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

燃料电池系统宽范围输入电压变换器设计

燃料电池输出特性较软使得其系统中单向DC/DC变换器需要较宽的输入电压,从而限制了该变换器的应用。文章利用双管Buck-Boost级联电路可根据输入电压的大小自动切换升/降压工作状态来获得合适的恒定的输出电压的优点,对该级联电路设计了基于平均电流控制的电压、电流双闭环控制环路,从而实现其在宽范围输入电压下得到恒定的输出电压,可为燃料电池系统后级变换器提供稳定的输入电压,并降低其设计和优化的难度,还有效解决传统单管Buck-Boost电路开关管电压应力过高的问题。仿真和小功率样机的实验研究验证了所提采用双闭环控制环路的升降压变换器在宽范围输入电压下均具有良好的性能。     

基于参数扰动的混沌控制方案在Buck-Boost变换器中的应用研究

分布式直流微电网中,直流母线与大电网的接口变换器通常选择具有升、降压功能的DC-DC变换器,如Buck-Boost变换器,来提升或降低光伏阵列或其他储能单元的输出电压,使之与直流母线电压匹配。Buck-Boost变换器作为一个强非线性系统,在输入电压、参考电流等电路参数变化时容易产生分叉、混沌等非预期情况,使变换器性能变差甚至不能正常运行。基于峰值电流控制型Buck-Boost变换器的频闪映射模型,分析了变换器的非线性动力学现象。基于参数扰动的混沌控制原理,设计了一种适用于峰值电流控制型BuckBoost变换器的混沌控制方法 ,该方法可使进入混沌状态的变换器重新回到周期态,并使变换器的稳态性能、输出纹波等得到显著改善。     

一种用于光伏发电系统的新型高频逆变器

提出一种新型的用于光伏发电的高频逆变电路,该电路适用于小型光伏并网发电系统,由Buck-Boost变换器和电流源高频链逆变器构成。Buck-Boost变换器工作在电感电流断续模式,由它来实现光伏模块的最大功率点跟踪;高频链逆变器对Buck-Boost变换器输出的能量进行逆变,得到与电网电压同步的电流。该电路结构简单、效率高,光伏模块的最大功率点不受负载变化的影响。该方案通过了实验验证。