双向LLC谐振变换器混合控制策略研究

针对双向半桥LLC谐振变换器在脉冲频率调制(PFM)下存在电压增益范围较窄的缺点,研究了一种PFM-非对称脉冲宽度控制(APWM)混合控制策略.该策略在PFM的基础上,当电压增益小于1时,采用APWM进行输出电压调节,从而有效扩展了变换器电压增益调节范围,并且可以实现全范围零电压开关(AVS).详细分析了 APWM策略...     

基于PWM+PFM的LLC谐振变换器软启动研究

启动过程中电流冲击大是LLC谐振变换器研究中不容忽视的问题之一,为优化LLC谐振变换器的启动过程,提出一种基于PWM+PFM的LLC谐振变换器软启动策略.根据数学计算切换2种传统脉宽调制方法,得到一种新的变占空比控制方法,并将其与传统降频控制方法同时应用在LLC谐振变换器的启动阶段.搭建了一台200 W的LLC谐振变换...     

基于串联谐振的电子束焊机灯丝电源的研究

传统的电子束焊机阴极灯丝加热电源采用PWM硬开关逆变,存在着开关管损耗过大、发热严重的问题。为了减小开关管的损耗,利用串联谐振变换器在开关频率小于1/2谐振频率的情况下具有恒流线性输出和软开关的特性,研制了一台基于全桥串联谐振结构的PFM调制型灯丝电源样机。实验结果表明,该电源样机输出电流0~15 A可调,实现了开关管的零电流开启和准零电流/电压关断,提高了逆变器的效率。最后提出了一些解决灯丝电源灯丝断路时电压虚高的改进方案。     

LLC谐振变换器数字控制技术研究

LLC谐振变换器能够实现全负载范围的初级零电压开关(ZVS)和次级零电流开关(ZCS),因此得到关注。全桥LLC谐振电路可以通过改变初级开关管驱动脉冲频率调制(PFM)方法,调节LLC谐振腔的增益进行闭环控制,保证输出电压在输入电压变化大、不同负载条件下的输出稳定。LLC谐振增益曲线会随负载减轻而调节特性变差,单一PFM调节无法应对。研究集PFM、脉宽调制(PWM)和间歇工作模式(Burst模式)的混合控制方案,解决变换器从空载到满载不同工作条件下的控制方式,并在发生短路故障时变换器迅速保护。此处采用HPM6300系列芯片完成LLC数字控制和保护功能,设计系统的实验装置并编写应用软件。经过整机测试,实验结果表明所采用方案的有效性,并达到设计目标。     

宽电压输入半桥型LLC谐振变换器设计与实验

半桥型LLC谐振变换器由于拓扑简单、工作效率高而得到广泛研究。此处针对宽电压输入的工作情况,采用脉冲频率调制(PFM),避免了传统PWM控制占空比变化范围大的问题。为了提升变换器效率,对各关键谐振参数进行设计,分析了其对电源输出特性的影响,使得初级开关管实现零电压开通(ZVS),次级二极管实现零电流关断(ZCS)。结合理论数学推导和增益曲线分析,设计了一台100 W的变频半桥型LLC谐振变换器样机,并完成了相关实验,验证了参数设计的正确性,样机的最大效率达到93.95%。同时对变换器进行了损耗分析,以便进一步优化设计。     

全桥LLC谐振变换器软启动混合控制策略

针对全桥LLC谐振变换器在启动时会产生很大的谐振浪涌电流,探讨了一种在启动的不同阶段实现变占空比和变频的混合控制策略。在分析了谐振电流的启动工作过程和工作轨迹的基础上,介绍了全桥LLC谐振变换器数字软启动控制策略的具体实现方法。以32位DSP芯片为控制核心,搭建了一台400 W的实验样机。实验结果表明,该数字软启动混合控制策略能大幅减小全桥LLC变换器谐振电流浪涌,且性能优于移相软启动控制策略。     

一种简单的PFM Buck变换器控制电路设计

脉冲频率调制(PFM)开关变换器通过降低轻载时的开关频率而获得较PWM开关变换器更高的轻载效率.但传统的PFM控制电路复杂.这里设计一种简单的PFM控制电路,详细分析了PFM控制Buck变换器工作原理及工作过程,并通过理论分析与计算,给出了其最大导通时间的计算方法,导出了工作于电感电流连续导电模式Buck变换器的开关周...     

基于脉宽调制的电流断续型谐振变换器

该文提出一种基于脉宽调制的电流断续型谐振变换器,并对其进行深入研究。该变换器采用定频脉冲宽度调制控制,其在一次侧桥臂增加了辅助电感和辅助电容,通过调节一次侧桥臂驱动信号的占空比可以改变桥臂中点之间的电压幅值,继而可以调节变换器的电压增益。通过合理的参数设计,变换器的谐振电流工作在断续模式,因此不存在无功电流。同时,该变换器的所有开关管皆可实现软开关,减小了开关损耗。该文首先对变换器的工作原理及开关模态进行分析;然后结合变换器的工作特性,推导变换器的电压转换增益、软开关条件以及断续工作的条件,并且提出一种参数设计方法;最后研制了一台1 000W的样机来验证变换器的可行性与理论分析的正确性。     

三电平双有源桥直流变换器的优化调制

针对中点箝位型三电平双有源桥直流变换器(three-level neutral point diode clamped dual active bridge,TL-NPC DAB)提出了一种基于脉冲宽度调制加移相控制(pulse width modulation phase shift,PWMPS)的电流有效值优化调制策略.通过对变换器划分开关模式,分析各开关模式下工作特性,推导出优化调制策略下控制变量间的最优关系表达式.该调制策略在控制系统电流有效值达到最小的同时使所有开关管实现软开关,从而减小了损耗,提高了变换器的效率.实验结果验证了所提调制策略的有效性.     

一种混合调制型三路输出DC-DC变换器

提出一种基于LLC谐振电路和移相全桥电路的混合调制型三路输出DC-DC变换器,根据LLC谐振电路与移相全桥电路不同的调制原理,采用脉冲频率与移相混合的调制方式实现三路输出的调节。该文提出的变换器可以等效成一个输入并联-输出串联结构的LLC谐振电路和两个移相全桥电路,由于LLC谐振腔的存在,开关管可以在全负载范围内实现零电压软开通;移相全桥电路的辅助电感无需特别设计,可以减小由辅助电感引起的占空比丢失的问题。本文对提出的变换器的工作原理与工作特性进行了详细的分析,并通过一台输出功率1.4kW的原理样机,验证了所提出变换器的有效性。     

光伏并网逆变中全桥LLC谐振技术的应用

传统家庭式光伏并网逆变器中的升压电源多采用脉宽调制(PWM)硬开关推挽升压技术,存在开关损耗大、转换效率低以及故障率高等缺点。针对上述问题,提出一种在家庭式光伏升压电源中应用全桥LLC谐振软开关技术的方法。分析了全桥LLC变换器中谐振元件的参数和变压器的设计;通过Saber仿真验证了理论参数的可行性;最后研制了一台250 W基于全桥LLC谐振结构并采用脉冲频率调制(PFM)的家庭式光伏升压电源样机。实验结果表明,该电源样机输入电压为20~40V可调,输出电压可恒定为360V;在整个输入电压范围内均实现了开关管的零电压开关(ZVS)。所提升压电源提高了光伏升压电源的效率,同时满足了节能减排要求。     

DCM单桥臂集成Boost逆变器用PFM+SPWM混合调制策略EI北大核心CSCD

传统脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)+正弦脉冲宽度调制(sinusoidal PWM,SPWM)混合调制下,电流断续模式单桥臂集成Boost逆变器在负载功率大范围变化时会产生过调制问题,导致输出波形畸变。采用恒定占空比且变输出功率的改进混合调制策略可避免上述问题,但无法应用于独立逆变、光伏并网等场合。为此,文章提出一种脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)+SPWM混合调制策略,使升压桥臂工作在PFM方式,逆变桥臂工作在SPWM方式。该调制策略不改变输出功率和升压桥臂的占空比,通过变频控制实现直流母线电压调节,可以避免负载大范围变化时输出波形产生畸变,且可以应用于输出功率不可调的场合,具有更强实用性。所提混合调制策略的可行性通过一台500W的原理样机得到仿真和实验验证。     

一种新颖的变模态控制双向DC/DC变换器

以燃料电池电动车(FCEV)为应用背景,提出了一种新颖的变模态控制双向DC/DC变换器。变换器具有两种工作模式,可以根据能量流动方向自动选择对应的工作模式。能量正向流动时,采用脉冲宽度调制(PWM)方式,变换器等效为有源箝位隔离型Boost变换器,通过采用次级谐振倍压实现整流开关管零电流开关关断。能量反向流动时,采用脉冲频率调制(PFM)方式,变换器等效为半桥LLC谐振变换器,无需辅助电路初、次级开关管均能实现软开关。给出了变换器工作原理分析及设计方法。最后,搭建了一台500W的样机,实验结果验证了所提变换器的优良性能。     

基于广义状态空间建模的串联谐振DC/DC变换器主动软开关控制策略

基于广义状态空间平均法，利用脉冲频率调制-脉冲宽度调制(pulsefrequencymodulation-pulsewidth modulation,PFM+PWM)调制提供的双自由度提出一种可以同时调节输出电压以及实现开关器件主动软开关的控制策略，可以根据器件主体损耗情况“主动”切换软开关模式，兼顾整体效率提升与负载调节范围的扩展。分析全桥型串联谐振直流变换器工作频率高于谐振频率时的3种运行模式，并通过谐振腔参数设计避免特殊断续电流模式的发生；通过广义状态空间平均法建立包含调制环节在内的系统基波截断小信号模型，其数值扫频结果与物理模型展现出极高的精确度，并能精确反映拍频极点；定义反映多输入多输出系统能控程度的灵敏度矩阵，依据此设计实现输出电压调节及主动软开关的双链路线性控制策略。MATLAB/Simulink仿真及样机实验验证表明，所提控制相比传统脉冲频率调制具备更高的整体效率以及更宽的负载调节范围。     

高效的LLC谐振变换器变模式控制策略

提出了LLC谐振变换器采用频率调制(FM)和脉冲宽度调制(PWM)的变模式控制策略。输入额定电压时变换器采用FM控制以获得最大性能效率;输入电压降低时,采用非对称占空比PWM控制使变换器处于反激变换模式,获得最大电压增益;在输入电压较高或负载较轻时,采用对称占空比PWM控制,实现全负载范围内开关管零电压开关(ZVS)和整流二极管零电流开关(ZCS),降低开关损耗。对变模式控制策略工作模式以及特性进行了分析,给出了控制方案电路框图。实验结果验证了变模式控制策略的可行性,变换器获得了更高性能效率和更高功率密度。     

直流充电桩后级变换器软启动控制策略研究

随着国家对节能减排的深入推进,电动汽车行业迅速发展.直流充电桩的充电模块作为充电桩的核心,其后级DC-DC环节选用全桥LLC谐振拓扑,使充电桩可以工作在高频大功率条件下,大大提升了充电桩的功率密度.针对该拓扑在启动时存在较大冲击电流的缺陷,详细分析了变换器启动过程中各参数的变化,在原有传统软启动策略的基础上提出了一种先移相后降频的软启动策略,该控制策略结合了移相软启动和降频软启动的优点,在25 ms内即可完成软启动,且工作波形畸变较小,仍可保持全负载范围的软开关特性.搭建了一台实验样机,验证了软启动策略的可行性,并检测稳定工作后的波形畸变情况,实验结果表明,该软启动策略可有效抑制启动冲击电流,具有更佳的启动效果.     

混合型全桥DC/DC变换器及其软启动策略研究

研究了一种混合型移相全桥(HSPSFB)DC/DC变换器,其在能量传输阶段通过脉宽调制(PWM)和谐振方式同时向负载传输能量,通过零电压零电流开关(ZVZCS)技术实现了超前臂和滞后臂开关管的软切换,并且减小了初级环流和次级整流桥电压应力,有效提高了变换器效率。介绍了该变换器各阶段工作模态,并分析了系统启动过程中谐振电流应力高、输出电压建立缓慢的问题。针对该问题,提出了一种变开关频率的软启动策略,在减小初级开关管电流应力的同时,快速平稳地建立输出电压。最后试制了一台实验样机验证其有效性。     

脉冲密度调制串联谐振型塑料薄膜表面处理电源的研制

该文介绍了一种采用脉冲密度调制（PDM）控制策略的串联谐振型塑料薄膜表面处理电源的研制。PDM控制策略的采用可以确保电源工作于定频和定压，并且可以方便地实现开关管的软化。除满功率情况外，开关管的平均开关频率都低于谐振频率，降低了开关损耗。给出的仿真和实验结果验证了这种脉冲密度调制策略的有效性。     

CLLLC谐振式双向全桥DC-DC变换器

动态特性与工作效率是双向DC/DC变换器的关键性能指标。本文详细分析了CLLLC谐振式双向全桥DC/DC变换器拓扑原理和工作过程,设计了变换器原边与副边谐振元件参数;同时,提出了一种基于输入电压前馈和输出电压反馈的闭环控制策略,采用了脉冲频率调制方式产生驱动波形。最后,在Matlab环境下进行了变换器的建模与仿真。结果表明,设计的CLLLC谐振式双向全桥DC/DC变换器实现了变换器的谐振软开关特性,具有较好的动态性能和较高的工作效率,从而验证了控制策略的可行性和参数设计的正确性。     

LLC谐振变换器滞环控制数字实现与对比

传统的LLC变换器数字控制通常采用脉冲频率调制(PFM)或平均电流控制,但其存在控制补偿环路参数设计困难,动态性能差等缺点。此处提出一种基于数字实现的LLC滞环控制完整方案,包括基于精确稳态工作点的滞环控制建模,从而实现精确的系统控制环路参数设计,基于窄采样范围的开环启动方案,使得在满足系统控制精度的条件下,也能实现快速平滑启动,基于捕获开关管导通时间的占空比不对称补偿方案,保证谐振腔电流对称,变压器可靠运行;最后针对burst模式下变压器噪音问题,提出轻载控制及其切换优化策略。为了验证所提滞环控制方案的可行性与有效性,搭建了一台额定功率为1.6 kW的半桥LLC谐振变换器实验平台,并与传统控制方案进行对比分析,结果表明,相对于传统数字控制方案,所提滞环控制完整方案在瞬态响应方面具有更好的性能。