辅助变流器高频DC/DC隔离变换器研究

应用全桥移相软开关技术设计了轻轨列车用辅助高频DC/DC隔离变换器,并进行了实验分析验证。变换器实现了软开关,并能提高电能变换效率和变换器功率密度。应用软开关高频隔离方案可减小机柜体积,便于设备安装维护等,这也是轻轨列车辅助变流器设备发展的趋势。     

同步控制双向LLC谐振变换器

本文提出了一种同步控制的双向LLC谐振变换器。为使变换器在正向、反向工作时拓扑结构相同,在电路中增加了一个辅助电感。该辅助电感除了可以使双向LLC谐振变换器的双向工作特性完全对称外,还可以帮助开关管实现软开关。文章提出的双向LLC谐振变换器结构简单、控制方法易于实现。当变换器开关频率小于谐振频率时,所有开关管均可以实现零电压开通(ZVS);当变换器开关频率大于等于谐振频率时,软开关特性与传统LLC谐振变换器相同。因此变换器具有较高的效率,很适合应用于能量双向流动的场合。同步控制的双向LLC谐振变换器与传统二极管整流的单向LLC谐振变换器的工作特性存在差别,为了精确分析,文章提出了新的等效电路模型,并给出了同步控制双向LLC谐振变换器的电压增益公式和软开关条件。最后通过实验验证了理论分析的结果。     

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。     

PWM控制LLC谐振变换器开关特性研究

在标准通信电源模块等宽范围输出电压及负载变化范围较大的场合,由于LLC谐振变换拓扑的高频区不单调现象及考虑开关频率的限制等情况,单纯的调频控制难以满足要求,业界常用的处理方案是在PFM控制基础上在特定条件下引入PWM控制;针对目前为止对LLC谐振变换器PWM态开关特性的研究并不多见的现状,以半桥LLC谐振变换器为例,通过仿真分析和研究了PWM控制不同占空比下LLC谐振变换器的工作模态及开关管的开关特性,并得出能否实现ZVS软开关的结论。     

非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器设计

LLC谐振变换器由于谐振特性,能够较容易实现软开关和增大变换器功率密度,在中大功率场合得到广泛应用。为了增大功率密度提高输出容量,设计了一种非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器,对变换器的工作过程进行了分析。分析了不同k值对变换器的影响,对谐振网络进行了等效分析。不同谐振频率下变换器分布在不同的工作区域,不同的工作区域中开关MOS管实现软开关过程的难易程度不等。通过仿真和样机测试验证了设计的变换器开关管能够实现零电压开关(ZVS),能够有效减小变换器的开关损耗。     

基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器

为了进一步提升户用储能系统中电池端双向DC-DC变换器的功率密度和效率,提出一种基于LLC谐振的新型软开关双向DC-DC变换器。该变换器有效降低了变压器匝比,提高了转化效率,在非对称半桥拓扑下可实现双向LLC特性,变换器中所有开关管均能实现软开关。同时该变换器结构简单,并可应用同步整流技术,具有效率高、成本低等优势。描述了所提变换器软开关的实现过程,进而分析了谐振特性和相关参数以及软开关的实现条件。最后制作了一台高压侧350～400 V、低压侧45～50 V的500 V·A实验样机,验证了所提变换器的有效性和实用性。     

基于九开关变换器的双馈风电系统运行原理与控制研究EI北大核心CSCD

典型的双馈风力发电系统通常采用背靠背双脉宽调制变流器,但该结构共需12个IGBT,所需开关器件多。为减小双馈风电变流器的体积,提高变流器的功率密度,提出利用新型九开关变换器代替背靠背变流器的方案。该方案节省了3个IGBT,通过合适的调制控制策略仍能保证与原系统具有同样的控制性能。结合九开关变换器特有的正弦脉宽调制方式,分析九开关变换器在双馈风力发电系统中的应用特点,把九开关变换器等效为网侧等效变换器和机侧等效变换器,给出系统的控制策略,并通过Matlab/Simulink仿真及实验验证该新型拓扑方案的可行性及控制策略的正确性。理论分析与实验结果均表明,这种新型拓扑结构在双馈风力发电系统中具有较好的应用前景。     

多路输出500WLLC谐振变换器的设计

LLC半桥谐振变换器以其高效率、高功率密度等优点成为近年业内研究的热门拓扑.这里设计了基于LLC谐振变换器的500 WLC多路输出DC/DC变换器.在分析了LLC软开关特性后,介绍了一种基于频域分析的参数设计方法.针对多路输出电源系统,采用了一种非对称结构的LLC谐振型变换器,并介绍了其实现电路.最后在500 W实验样...     

基于LLC谐振变换器的双向DC/DC变换器

在储能系统中,谐振型双向DC/DC变换器因为其优异的特性而得到广泛应用。提出一种基于LLC谐振型双向直流变换器,不仅具有LLC变换器高效率等优点,而且具有能量双向传输的能力。在电路中增加一个辅助电感,实现变换器在正向工作与反向工作时拓扑完全相同。变换器结构简单,无需任何辅助缓冲电路便能实现软开关,适合储能系统中能量双向流动的场合。在采用时域分析与基波分析对变换器的电压增益与软开关条件进行分析的基础上,对变换器的参数进行优化设计。搭建一台5 kW的实验样机,实验验证了变换器结构与设计方法的可行性以及运行效率的优越性。     

轨道车辆大功率高频辅助变流器设计研究

介绍了一种基于LLC谐振变换器的轨道车辆大功率高频辅助变流器设计方法,主要对LLC谐振变换器工作原理、核心器件选型及电磁兼容等关键项点进行理论分析和硬件设计,并通过样机试验验证了设计思路,为轨道车辆大功率高频辅助变流器设计提供理论支撑和工程经验。     

基于双重移相控制的双有源桥DC-DC变换器的软开关

通过分析双重移相控制下双有源桥DC-DC变换器的工作模式与各桥臂IGBT实现软开关的约束条件,得出了满足软开关条件的高频变压器漏感参数设计方法与死区时间限制条件;根据变换器稳态运行各阶段电路状态数学模型的分析,实现了通过对电路参数的优化设计降低变换器开关损耗,从而提高双有源桥直流变换器的效率。最后,根据理论推导结果设计变压器漏感并试验,试验结果表明所提出的设计方法对增加软开关实现范围和提高变换器效率的有效性。     

新型ZVS全桥DC/DC变换器

针对移相全桥软开关变换器存在的滞后臂难以实现零电压开关(ZVS)和占空比丢失的问题,提出了一种新型的全桥移相零电压变换器拓扑,采用3个等效的高频变压器替代传统的高频变压器,将阻断电容分成2个等效电容串联在桥臂中点之间,增加1个辅助电感实现滞后臂的ZVS。论述了所提出变换器的电路结构、工作原理和关键参数的设计。根据新的拓扑,设计了一台9kW的实验样机,实验结果证明了该电路拓扑能在宽的负载或输出范围内实现软开关。     

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。     

应用于高频辅助变流器的DBSRC变换器IGBT开路故障分析及容错运行研究

随着电力电子技术的进步,以双向全桥串联谐振变换器(dual bridge series resonant DC-DC converter, DBSRC)为核心的新一代高频车载辅助变流器发展迅速,并逐步走向实用化。为了提高基于DBSRC变换器的高频辅助变流器的可靠性,首先利用模态分析法(operation mode analysis, OMA)对移相闭环控制下DBSRC发生IGBT开路故障展开研究,分析并阐明了DBSRC输入、输出侧故障后的运行机理及特性。其次,提出一种基于输出功率调整的高频车载辅助变流器容错运行策略,在不改变DBSRC拓扑及移相控制方法的条件下通过实时监测辅助变流器输入电压并动态调节辅助变流器的输出功率,将谐振电流应力及谐振电容电压应力限制在安全阈值内,实现容错运行。最后通过仿真与实验对故障特性分析的准确性与该容错运行策略的有效性进行验证。     

具有自主均压能力的混合型LLC谐振变流器研究

提出一种基于飞跨电容的混合型LLC谐振变流器。变流器利用飞跨电容实现对输入电压的分压处理,把原边开关管的电压应力自动钳位在输入电压的一半,有利于变流器工作在高输入电压大功率的场合。输入电源经过飞跨电容的分压分流后连接到LLC谐振网络,利用LLC谐振变流器所具有的滞后功率因素特性实现原边开关管的软开关,减小开关损耗,提升变流器效率,并且利于实现高频化。此外,通过LLC谐振变流器所具有的频率增益特性,可以在较宽的范围内实现对变流器电压增益的调整。最后,制作一个400~640 V输入、48 V输出的1 k W实验样机,验证所提出的拓扑的有效性。     

一种零电压零电流转移斩波电路

为实现一种结构简单,高效,高频,低电压应力,简单控制的软开关升压变换器,提出一种零电压零电流转移斩波电路,并以其在Boost变换器的应用为例分析了其工作原理、软开关实现条件以及该电路的设计方法。仿真和实验结果表明:通过采用两条辅助谐振网络实现了主、辅开关管的软开关;主开关管实现了零电压关断,开关管电压电流应力小;辅助开关管实现了零电流通断,特别适用于以IGBT作为开关器件的高电压大功率场合。该软开关设计思想可以推广到其它的基本斩波电路中。     

电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析

LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通(ZVS)上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处,谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零,LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。     

高降压比LLC谐振型直流变压器

LLC谐振变换器是一种实用的软开关直流变换器,可在全负载范围内实现软开关。本文针对高压输入低压输出的高降压比场合,研究分析了变压器副边漏感对LLC谐振变换器增益的影响规律,提出了提高LLC谐振变压器外特性和效率的方法。针对高降压比变换需求,提出采用共用开关网络的多变压器PSSP拓扑结构有助于减小谐振漏感提高变压器外特性,分析了变压器参数差异对于均流的影响。论文给出了LLC谐振型软开关直流变压器的设计方法和调试方法,研制了一台250W原理样机。     

基于整流侧辅助调控的交错并联LLC谐振变换器

交错并联技术是提高电源模块输出能力的有效手段,谐振腔参数的微小差异会导致交错并联LLC谐振变换器严重的不均流问题.该文通过在LLC谐振变换器的高频整流电路中引入有源开关、构建混合型整流器,利用整流侧的辅助控制,主动对输出电流较小模块的电压增益进行补偿,从而实现了相同开关频率交错并联运行的LLC谐振变换器的均流调节.文中详细分析混合整流LLC谐振变换器的工作原理和特性,并根据具体应用场景给出均流电路的不同实现方式.最后,通过实验结果证明了所提出的均流控制方法的可行性和有效性.     

双向全桥直流变换器的软开关实现与硬件参数优化

重点介绍了双向全桥直流变换器中高频隔离变压器的漏感与串联辅助电感的参数优化设计。直流变换器作为高频隔离双向多电平变换器的中间级,控制变换器能量的双向流动。通过详细分析传统移相控制下双向全桥直流变换器运行过程以及超前桥与滞后桥分别实现软开关条件,得出满足软开关条件的电感参数与死区设置时间。通过具有三级结构的级联多电平变换器的实验平台,验证了电感参数优化保证软开关实现的有效性,同时提高了直流变换器的效率。