低压大电流DC/DC变换器的研究

在低压大电流DC/DC变换器的各种拓扑结构中,倍流整流结构有着良好的性能.在倍流整流结构中,由于滤波电感电流的相互抵消,而大大减小了输出电流纹波.基于同步整流电路的工作原理,利用闭环负反馈控制技术,采用损耗低的半桥倍流整流拓扑结构以及纹波消除技术设计一种低压大电流半桥倍流整流的DC/DC变换器.通过其工作原理的分析并利用Pspice仿真,验证了文中拓扑结构的高效性.     

交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器

为使双向DC/DC变换器以适合的电感值达到输入输出电流纹波小、输出电压纹波小的安全需求,提出一种交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器,该变换器适用于一些极端变换或者高电压变换的场合,如光伏发电系统、不间断电源和分布式发电等场合。详细叙述了该交错式三电平低纹波双向DC/DC变换器的工作原理,分析了稳定状态下变换器的输出电压,电流纹波,输出电压纹波及开关管承受电压应力,并得到主要工作波形。波形图和分析结果表明,该变换器采用交错对称式电路结构,具有输入输出电流连续,输出电压纹波小,开关管电压应力低,输出电压范围大及输出三电平的优势。     

一种新型的零电压全桥DC/DC变换器

针对传统DC/DC变换器滞后臂零电压开关范围窄、占空比丢失严重及转换效率低等不足.提出了一种新型的零电压PWM全桥(ZVS PWMFB)DC/DC变换器,即在基本变换器变压器的一次侧串入1个耦合电感和2个隔直电容.利用耦合电感来实现较宽的输入电压及较大的负载范围的ZVS.由于耦合电感没有直接作为一个电感串联在负载电流支路中,所以它不会引起占空比的丢失.本文分析了此电路的工作原理.并通过仿真结果验证了它的工作原理的正确性和较高的转换效率.     

DC/DC变换器小信号建模与稳定性分析

小信号模型是动态系统稳定性分析的基础.采用状态空间平均法,建立了DC/DC变换器的小信号模型,通过对比电磁暂态模型和小信号模型的时域仿真结果,验证了小信号模型的准确性.对小信号模型方程进行拉氏变换,得到输入到输出的传递函数,进而画出零极点图,分析了系统的稳定性.在DC/DC变换器中,随着电容的逐渐增大,系统越来越不稳定;随着电感的逐渐增大,系统稳定性增强.DC/DC变换器的稳定性分析对电容电感参数设计具有重要意义.     

燃料电池车用新型低纹波DC/DC变换器设计

为解决目前车用DC/DC变换器存在的输入电流纹波大会造成燃料电池耐久性严重下降的问题,提出一种新型低输入电流纹波的DC/DC变换器构型。该构型是在交错式Boost型电路的基础上引入输入滤波电感,具有有效降低DC/DC变换器的输入电流纹波的特点,但在对该结构进行综合分析过程中发现系统易发生振荡,因此对系统传递函数进行深入分析,提出了相应的控制模式,有效解决了系统的振荡问题。同时,通过仿真和实验对比了有无输入滤波电感的DC/DC变换器的输入电流纹波情况。实验结果表明:在DC/DC变换器的全部输出功率范围内,可以将其输入电流纹波系数控制在1%以内,保证了燃料电池的输出电流的平稳性,延长了燃料电池的使用寿命。     

改进交错buck DC/DC变换器的建模及仿真

基于改进的交错buck DC/DC变换器进行了建模和仿真,交错结构可以减小电流纹波,通过引入一个开关电容,并改变一相开关管的位置,使得电路具有高电压增益和低开关电压应力。因为电容的电荷平衡原理,两相电感电流可以自动均流。然后利用状态空间平均法对电力电子电路这一非线性系统在某一稳态工作点进行近似线性化,得到电路的线性化小信号模型。最后通过MATLAB/Simulink进行了仿真,对理论分析进行了验证。     

用于电动汽车的交错并联软开关双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器作为电动汽车能量控制的关键性元件,是复合电源储能系统中不可或缺的重要部件之一.鉴于不同的双向DC/DC变换器拓扑结构的选择能够影响其成本的高低、性能的好坏,以电压、电流应力最小的双向半桥变换器为基础,采用不添增额外半导体器件的软开关技术,有效的减小器件的开关损耗,并选取两相交错式拓扑结构来弥补输出电压、电流纹波大的缺点.在双向DC/DC变换器中采用两个电流内环并共用一个电压外环的控制策略,通过仿真实验验证了该变换器能够实现对能量双向流动的稳定控制,具有零电压、零电流开关,输出电压、电流纹波小的优点.     

集成式有源箝位正激磁集成变换器小信号建模

为探究磁集成技术对集成式有源箝位正激磁集成变换器性能的影响,以集成式有源箝位正激变换器为基础,根据集成磁件的磁路-电路对偶变换法,结合状态空间平均法,提出了集成式有源箝位正激磁集成变换器的小信号建模方法,对有源箝位正激变换器、集成式有源箝位正激变换器及其磁集成变换进行了仿真.仿真结果表明,集成式有源箝位正激磁集成变换器可以降低输入电流、原边线圈电流,减小变压器损耗,且具有更小的输出滤波电感电流纹波,从而验证了该变换器小信号模型的可行性.     

基于耦合电感的零电压零电流软开关Buck变换器

采用耦合电感替代滤波电感的方式,提出新的零电压零电流软开关Buck变换器.对该变换器工作过程的各个模态进行详细的理论分析.给出软开关实现的条件及主电路的参数设计方法,讨论耦合电感匝数比改变对该变换器性能的影响.对新电路进行仿真研究,理论和仿真结果表明,新电路中所有开关器件都实现了软开关.试制一台48V输入、32V输出,开关频率为50kHz的基于耦合电感的软开关Buck变换器样机.实验结果与理论和仿真结果一致,验证了该变换器理论和设计的正确性,实验测得最大效率达到96.5%.     

三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元

提出了一种三绕组耦合电感组成的交错并联基本单元结构,并演绎出了一系列适用于大电流、高增益或高降压变换场合的DC/DC拓扑族.采用有源箝位软开关电路无损地转移了漏感能量和消除了主开关管上的电压尖峰.在整个开关周期内,主开关管和辅助开关管都是零电压软开关动作,减小了电路的开关损耗.三绕组耦合电感的漏感限制了输出二极管关断电流的下降速率,抑制了二极管的反向恢复电流.总结了一系列采用三绕组耦合电感和有源箝位软开关电路组成的交错并联DC/DC变换器拓扑族.最后,设计了一台40 V输入、380 V输出的1 kW Boost变换器试验样机,实验结果与理论分析一致.     

一种频率可偏移的峰值电流控制电路设计

为了降低直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)变换器在短路时电感电流平均值,设计了一种频率可偏移峰值电流控制电路.利用比较器检测输出电压变化,通过数字控制电路产生不同频率脉冲信号和控制信号,以控制斜坡补偿电路的斜率和频率,并提高系统稳定性和带载能力.当出现将输出电压被拉低的...     

DC/DC变换器电流模式数字控制电路研究

针对电压控制型开关电源是一个二阶的有条件的稳定系统,响应速度慢,稳定性不够,因此可在电压单闭环控制基础上增加电流控制环,形成双闭环控制系统,以提高系统的响应速度和稳定性。本文通过分析电流模式数字控制电路的静态和动态特性,建立了数字控制电流型PS-FB ZVSPWM DC/DC变换器闭环小信号模型和小信号传递函数模型,在积分控制工作方式下,选取不同的积分、微分系数,在负载阶跃扰动时得到了输出电压的单位阶跃响应曲线,通过实验得到了负载突变时开关脉冲及输出电压的动态响应曲线。     

变频+移相控制的双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号建模

变频+移相双自由度控制技术能够实现双有源串联谐振DC-DC变换器在宽范围工况下的零电压开通,从而有效提升变换器的工作效率和可靠性。提出了变频+移相控制下双有源串联谐振DC-DC变换器的小信号连续域模型,为研究在该控制机制下变换器的动态特性和闭环控制器的设计提供依据。所建立的模型基于广义平均建模法,选取输出电压的直流分量和电感电流、谐振电容电压的基波分量作为状态变量,准确描述了谐振腔对变换器动态特性的影响。在此基础上设计了输出电压闭环调节器,实现了变换器在ZVS变频+移相控制下的稳定运行。理论分析通过Matlab/PLECS仿真和1台800 W原理样机进行了验证。     

带集成耦合电感的混合逆变桥交错并联DC/DC变换器

针对常规的DC/DC变换器并联时不能改善单个变换器的性能的问题,提出了一种初级加储能回路和通过两组或两组以上变换器交错控制及次级耦合电感集成技术,实现了电源的并联和逆变器超前桥臂零电压开通和滞后桥臂零电压开通和零电流关断功能.首先分析了电源的组成及工作原理,然后对关键参数进行了设计,最后通过仿真实验验证了该变换器的正确性.该技术特别适合超前桥臂采用MOS、滞后桥臂采用IGBT组成的混合变换器.     

集成式斜波产生与求和电路的设计实现

针对电流模式控制DC/DC变换器固有的不稳定性,提出集斜波信号产生与求和为一体的斜波补偿电路.与传统的斜波产生与求和分离实现的补偿电路相比,该电路基于电容的电荷转移特性,将电流采样信号加在电容的下极板,对电容进行周期性充放电,在上极板实现斜波信号和电流采样信号的叠加.采用该电路不仅可以保证系统的稳定性,而且结构简单,易于实现;结合新的电流限结构,可以消除斜波补偿对最大电感电流的影响.电路基于0-35 μm CMOS工艺设计,仿真和测试结果表明：集成式斜波补偿电路功能正常,性能良好.当输出占空比在15％～80％变化时,峰值电感电流最大值的相对变化量小于5.5%．     

基于Saber的DC/DC开关电源闭环反馈设计与仿真

使用Saber软件对DC/DC开关电源进行开环仿真,输入电压波动时,输出纹波电压较大,不能满足设计要求。对系统进行小信号分析后,根据系统伯德图分析系统传递函数的结构形式,进行闭环反馈网络的设计。将闭环反馈网络加入系统进行仿真,结果表明:闭环反馈网络不仅使得输出电压迅速上升,而且减小了输出电压的纹波系数,提高了输出电压的稳定性。     

一种零纹波耦合电感高增益DC-DC变换器

针对光伏电池输出电压低的缺点,提出了一种零纹波耦合电感高增益DC-DC变换器。该变换器基于传统boost引入耦合电感技术,改善电压增益;耦合电感的原边采用二极管电容无源钳位,既有吸收漏感能量的功能,又能延展变换器的工作占空比;耦合电感的副边引入的开关电容倍压单元在进一步扩展了电压增益的同时,将功率器件的电压应力钳位于较低水平,从而可以选用通态电阻小、电压等级低的高性能MOSFET,有助于改善系统效率。此外,较低的输入电流纹波,降低了变换器的损耗和对输入电源的电磁干扰。详细分析了该变换器的工作原理及稳态特性,并搭建了一台实验样机,验证了理论分析的正确性。     

一种适合18脉波整流的新型DC/DC变换器

自耦变压器方式的18脉波整流电路采用多相整流技术来提高设备的功率等级、降低谐波,而利用移相自耦变压器可以降低整流器的体积、重量和成本,但不能实现电气隔离.为此,将多脉波整流技术与实现DC/DC变换器软开关相结合,提出了初级采取全桥移相控制策略、次级使用多相整流电路的新型DC/DC变换器电路结构,分析了工作原理和软开关情况,最后进行了仿真和实验.仿真和实验结果表明:理论分析是正确性的,该变换器能实现滞后桥臂开关管的零电压开通和零电流关断.     

降压型DC/DC(Buck)变换器性能的仿真研究

为了解决降压型DC/DC变换器的器件选择及参数的最优化设计问题,基于Buck变换器建立了一种数学模型,然后利用PSpice软件对其进行了仿真,并根据仿真结果研究了电路的暂、稳态过程及性能。结果表明:暂态阶段电流和功率较大,稳态输出电压的大小受到电路电感元件和负载阻抗等器件参数的控制。     

基于Simulink模型的Buck变换器设计与控制

为了设计一款具有高稳压、低纹波性能的Buck变换器,使用Simulink建立Buck变换器仿真模型,采用电压外环和电流内环电路设计双闭环控制器,利用IR2110搭建了驱动电路,并设计了光耦隔离电路对驱动电路进行电气隔离。实验结果表明,输出的稳定为24V,纹波电压为80mV,符合设计的要求。