适用于高压宽输入新型三电平LLC谐振变换器

在高压大功率轨道交通电源应用中,常使用三电平变换器,因其主开关管承受的电压应力仅有输出电压的一半.但是三电平输入电压高,伴随高开关损耗,导致效率低下,因此在使用三电平拓扑时需应用软开关技术以降低损耗.提出了一种适用于高压宽输入新型三电平LLC串联谐振变换器,该拓扑不仅能实现良好的软开关性能,而且能实现电流均衡.分析了该变换器的工作原理,通过仿真和实验对该拓扑的有效性进行了验证.     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

三电平LLC谐振变换器中点电压平衡控制方法

针对全桥二极管中性点箝位(NPC)三电平LLC谐振变换器的中点电压偏移问题,此处提出了一种基于五电平脉宽调制(5L-PWM)的中点电压平衡控制方法。首先介绍了5L-PWM策略下变换器工作原理,并分析了不同工作模式下对中点电压的影响;之后提出了根据中点电压偏移情况选择合适工作模式的中点电压平衡控制方法,该方法无需比例积分(PI)控制器,同时在中点电压调节过程中不会造成功率传输波动。最后通过仿真和实验验证了所提控制方法可以有效解决中点电压的偏移问题。     

半桥三电平LLC变换器宽范围输出电压控制策略

半桥三电平LLC(HBTL-LLC)谐振变换器电压应力小、功率密度高、软开关范围大,因此受到广泛关注和应用,但存在输出电压可调范围小、软开关难以实现等问题。这里在分析HBTL-LLC谐振变换器工作原理的基础上,提出一种3段式混合控制策略:增益较大时采用调频控制,而在增益较低时采用移相控制,若移相角达到实现软开关的临界值且增益仍然偏高,则采用变频burst控制,从而扩大输出电压的调节范围,提高低压输出时的电源效率。最后,设计了一台500 V/15 A样机并进行了相关分析和实验,结果验证了所提3段式混合控制策略的可行性和有效性。     

三电平LLC谐振型DC/DC变换器的分析和设计

将三电平技术和LLC谐振变换器结合起来，提出三电平LLC谐振变换器。根据等效电路模型推导出该变换器输入输出电压的增益与开关频率、负载之间的关系，揭示其开路和短路特性，为该变换器的空载工作和短路保护的设计提供了理论基础。提供了该变换器两个死区时间的设计方法，从而保证了开关电压应力限制在输入电压的一半，同时满足每个开关零电压关断的实现条件。谐振参数可用推荐的方法依照变比n谐振电容Cs、谐振电感Ls、谐振电感Lm、的次序来设计。最后根据所提供的设计方法设计了一个540W样机，性能和结果满足要求，效率达94．7％。     

宽输入LLC谐振变换器多电平控制策略

为了满足对宽范围输入电压适应能力与高效率的要求,通过对三电平LLC谐振变换器的控制策略进行调整,得到一种多电平工作模式半桥LLC,该变换器可根据输入电压大小工作在两种电平模式,在不改变谐振元件参数的前提下将输入电压适应范围扩大一倍。对LLC变换器的电压增益特性及功率损耗进行分析,明确了其输入电压适应范围的限制因素。通过分析LLC变换器多电平工作模式及其对输入电压适应范围的影响,确定了多电平工作模式的控制策略。仿真和实验结果证明了多电平工作模式半桥LLC的宽输入适应性以及高效性。     

宽范围输入三电平半桥LLC变换器混合控制

针对传统变频(PFM)控制的LLC谐振变换器在宽电压输入条件下效率低的问题,提出一种三电平半桥LLC谐振变换器的变频-移相(PFM-PS)混合控制策略。首先,分析三电平半桥LLC谐振变换器的工作模态,建立其等效模型,获得了移相控制和变频控制下的电压增益曲线。其次,分析了变频控制的工作区间与软开关特性,推导得到了移相控制下实现软开关的最小占空比。通过混合控制策略,在升压时采用变频控制和在降压时采用移相控制,相较于全变频控制和全移相控制,混合控制可在较小频率变化范围内对电压进行升降压,在全增益范围内实现软开关,获得较宽的电压增益范围,提升了变换器的效率。最后,通过仿真和输入500～800 V/4.5 kW实验样机验证了所提出混合控制策略的有效性。     

三电平LLC谐振变换器关断损耗的优化设计

开关管关断损耗是三电平LLC谐振变换器高频工况下的主要损耗,是一个与谐振电感L_r、谐振电容C_r、励磁电感L_m以及电压增益Gv密切关联的变量。首先用时域分析法,建立了开关管关断电流I_(off)与电感比k、归一化频率f_n和品质因数Q之间的解析函数;并结合开关管关断过程特点,建立了关断损耗P_(sw-off)与[k,f_n,Q]之间的解析函数。然后构建出[I_(off),k,f_n,Q]和[P_(sw-off),k,f_n,Q]2个四维图形,分析参数之间的规律。在此基础上,推导了在电压增益的需求和开关管零电压导通的实现2个约束条件下来优化P_(sw-off)的[k,f_n,Q]参数取值空间,进而采用粒子群优化算法求解关断损耗优化下的[k,f_n,Q]值。最后设计了一个200 V输入、130 V输出、负载电阻48.4Ω、额定功率350 W的实验样机,并对比分析了所提方法与降低谐振电流有效值来减少导通损耗的传统优化方法分别在满载与半载条件下的关断损耗,证明了所提优化方法在降低开关管关断损耗、提高变换器效率方面效果明显。     

基于数字控制的三电平LLC谐振变换器设计

三电平直流变换器可降低功率开关器件承受的电压应力,在高压输入场合可选择低压器件,有利于功率器件的选择.三电平LLC谐振变换器不仅能实现初级开关器件的ZVS,还能实现输出整流二极管的ZCS,有利于提高变换器效率,降低电磁干扰.详细分析了三电平半桥LLC谐振变换器的工作原理、控制方式及主要参数设计,采用数字控制完成了800 W样机实验.实验结果验证了理论分析的正确性及该变换器的高效性.     

三电平LLC谐振型DC/DC变换器的分析和设计

将三电平技术和LLC谐振变换器结合起来，提出三电平LLC谐振变换器。根据等效电路模型推导出该变换器输入输出电压的增益与开关频率、负载之间的关系，揭示其开路和短路特性，为该变换器的空载工作和短路保护的设计提供了理论基础。提供了该变换器两个死区时间的设计方法，从而保证了开关电压应力限制在输入电压的一半，同时满足每个开关零电压关断的实现条件。谐振参数可用推荐的方法依照变比n、谐振电容C_s、谐振电感L_s、谐振电感L_m的次序来设计。最后根据所提供的设计方法设计了一个540 W样机，性能和结果满足要求，效率达94.7%。     

一种对称式三电平LLC谐振变换器控制策略

针对燃料电池输出特性软、电压范围变化宽的特点,通过脉宽调制(PWM)控制使对称式三电平LLC谐振电路工作在三电平升压模式、三电平降压模式和倍频模式,实现高、中、低3种增益模态,拓宽了变换器增益范围.为解决对称式三电平LLC拓扑直流侧电容均压问题,提出一种通过控制初级上、下桥臂相位差实现所有模式下分压电容电压均衡的策略....     

应用于超宽输入的LLC谐振变换器设计

针对光伏、风电等新能源输出不稳定的特点,在二极管箝位的全桥三电平LLC谐振变换器的基础上,提出了一种应用于超宽输入的控制策略。该变换器可通过控制开关逻辑,灵活地选择输入源进行供电,同时在每种固定的输入下,辅以调频控制及定频移相控制,实现高增益比。详细分析了不同模式下的电路拓扑、开关逻辑以及模式之间的切换方案,并在不同负载下进行了相关的实验,有效验证了该变换器在宽输入、变功率的苛刻环境下的普遍适用性。     

一种三电平谐振型数字式直流变换器的研究

近年来LLC谐振变换器和三电平技术得到了广泛关注.提出了以TMS320F2801为控制核心的三电平LLC谐振型直流变换器.该变换器采用PI数字变频与PWM控制相结合的方案实现.样机试验结果证明,该变换器具有全负载范围内损耗小,效率高,动态稳定性好等优点.     

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...     

数字控制半桥LLC谐振变换器的研究

LLC谐振变换器具有高效率、高功率密度的特点,因此得到了广泛应用.传统的模拟控制器控制策略不灵活,抗干扰能力差,硬件电路复杂,难以实现复杂的控制方法,极大地限制了变换器效率和可靠性的提高.为此,基于UCD3138数字控制芯片,研究了LLC谐振变换器的数字控制,有效提高了变换器控制的灵活性,降低了成本.基于24 V/480 W原理样机的实验结果验证了数字控制的可行性和有效性.     

三相四线制三电平变换器的中点平衡控制策略研究

三相四线制三电平变换器存在直流母线中点偏移的问题.分析直流母线中点偏移产生机理,提出一种简化的中点平衡控制策略,即在特定情况下将三电平退化为两电平的方式来实现直流母线中点电压的平衡.分析输出电流纹波与开关过渡状态的内在联系,结合中点平衡因子概念和母线电压压差,使得电流纹波因退化为两电平后受到的影响最小,给出详细的步骤及...