耦合电感宽输入有源升降压逆变器

传统升压电路由于占空比的限制,升压能力有限,要使输出电压恒定,输入直流电压不能太低。提出了一种耦合电感宽输入有源升降压逆变器,分析了电路的工作模态、开关管应力和电路增益。通过设置耦合电感的匝比,在输入电压较低时,该电路可以实现较高幅值的交流电压输出;输入电压较高时可以实现降压逆变。适时修正耦合电感Boost AC/AC电路的占空比,可以使电路增益保持恒定。仿真和实验结果表明该电路能够在较宽的输入电压范围内实现升压和降压逆变。     

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。     

基于软开关MERSPFC电路拓扑及性能分析

由于电流连续型功率因数校正(CCM PFC)电路能够最大限度地减少网侧电流谐波以及提高网侧的输入功率因数,被广泛地应用于各种功率变换器的前端电路结构中。文中基于电感电容谐振的软开关技术,提出了一种新型的CCM PFC电路拓扑——磁能回复开关型功率因数校正(MERS PFC)电路。通过合理的控制,该电路不仅具有较高的输入功率因数,同时实现了全功率开关器件的零电流开通及零电压关断。其次,文中对所提出的电路拓扑建立电气模型,详细分析了每一个开关周期内的电压电流工作特性,推导出其升压比计算公式,仿真验证了建模以及公式推导的正确性。在此基础上,文中详细讨论了所提出的MERS PFC电路的工作性能。计算表明,在开关频率为10 kHz时,该电路的功率器件损耗比传统boost PFC电路减少了约39%,具有更高的效率。同时,在同样的参数条件下,和传统的boost PFC电路相比,所提出的新型结构具有更高的升压能力。最后,实验结果验证了所提出的MERS PFC电路及其软开关工作特性。     

一种采用无损有源箝位辅助电路的软开关高频链DC-AC变换器

提出一种采用无损有源箝位辅助电路的移相脉宽调制(phase shifted pulse width modulation,PSPWM)高频链DC-AC变换器。相比于当前的两级逆变技术,该变换器实现了单级功率变换,省去了两级逆变器中的DC-DC变换器,减小了变换器复杂度。该变换器采用双极性PSPWM调制,输出电压的总谐波失真(total harmonic distortion,THD)较低。在目前技术中,双向开关管在双极性调制下较难实现软开关。提出一种无损有源箝位电路,箝位变压器和双向开关管两端电压,实现了双向开关管的软开关,提高了变换器效率。分析该变换器的调制方法、工作模态及变换器软开关过程,通过搭建一台200W的实验样机,验证理论分析的正确性。实验结果显示,提出的变换器的峰值效率可达92.25%,输出电压THD在0.02~20k Hz宽范围内均低于0.22%。     

一种改进型双升压功率因数校正电路

针对双升压功率因数校正电路(dual boost power factor correction,DBPFC)输入电压采样和电感电流采样困难,控制电路复杂的问题,提出一种改进的DBPFC拓扑。该拓扑在MOS开关管的源极正串一个肖特基二极管以阻塞MOS开关管的体二极管,既可以采用电阻采样法来进行电感电流平均值取样,优化了控制电路设计。详细分析电路在一个开关周期内的工作模态和MOS开关管寄生电容对电路工作模态的影响,给出电路的重要仿真波形。对电路的功率损耗和效率进行了理论分析和对比。设计了基于该拓扑的实验样机,样机输出波形表明该电路抗扰动能力强,能够快速准确地实现功率因数校正。样机效率曲线验证了理论分析的正确性,表明电路在宽电压输入宽功率输出时均能取得良好的工作效率。     

一种新颖的ZVT Boost变换器

脉宽调制（Pulse Width Modulation,简称PWM）Boost变换器被广泛用作DC/DC变换器和功率因数校正装置。提出了一种新颖的零电压转换（Zero Voltage Transition,简称ZVT）Boost变换器,利用能量反馈辅助电路实现了升压管的ZVT和升压二极管的软开关。辅助电路由辅助开关管、耦合电感（反激变压器）和反馈二极管构成。辅助开关管实现了零电流开通和近似零电压关断,变换器的效率较高,电磁干扰低。在辅助开关管关断时,耦合电感将谐振电路中的能量馈送至电源端,功率器件的电压电流应力较低,辅助电路的传导损耗较小。详细分析了该变换器的工作原理,并通过样机进行了验证。     

新型无源无损软开关boost变换器研究

软开关技术能够有效改善功率开关管的工作环境,降低开关损耗,提高变换器的效率。该文分析和实现了一种最小电压应力的无源无损软开关boost变换器。其无源无损软开关电路仪由电感、电容和二极管组成。它利用电感和电容的谐振工作实现能量的传递,并将开关瞬态的能量在个开关周期内转移到负载端,从而实现无源无损软开关。文中对电路的各种工作模态进行了详细分析,并给出了软开关环节中的参数设计方法：250W的样机实验表明,该变换器实现了主功率开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断,开关管上的电压应力最小,其值与输出电压相等。具有较为广阔的应用前景。     

一种桥型副边LC谐振变换器及其建模和设计

提出了一种零电流开关(ZCS)的谐振变换器,变压器副边采用倍压结构,由谐振电容和变压器漏感组成的LC谐振可实现电路中能量的传递。电路采用调频工作,开关频率小于谐振频率,使得开关管和二极管都能获得ZCS。原边开关管电压应力取决于原边电路结构,副边二极管只承受输出电压。详细分析了各工作模式,基于基波分析法推导了电路的电压增益与频率比m、漏感系数h以及品质因数Q的关系,表明了变压器副边绕组可以比传统设计减半。针对在车载逆变器样机的应用,对该电路提出了一种高效的设计方案。最后,建立了一个21~28V输入/额定功率600W的逆变样机,实验波形及较高的变换效率验证了电路的正确性及设计方案的可行性。     

逆变式等离子体点火系统电源研制

根据等离子体点火对低压直流电源的要求，设计了一种基于单管自激式拓扑结构的高压脉冲电源。该电源通过单管自激式拓扑结构实现电压的逆变功能，通过单结晶体管振荡电路提供的控制信号实现对可控硅的控制功能，通过充电电阻和电容的改变实现点火频率变化。为减小变压器漏感对开关管的影响，使用了保护电路。仿真对比逆变升压电路变压器漏感的影响，实现逆变升压电路与点火电路的参数匹配，通过搭建原理样机进行实验，验证了逆变式等离子体点火电源方案设计的有效性。设计升压电路输出电压1 000 V，输出电流0.3 A。通过实验获得等离子体点火电源输出电压大于10 kV，输出电流最大值约500 A，放电时间约52.89 ms。     

一种高增益交错并联正反激变换器

传统的交错并联boost变换器升压增益很小,电压应力却很高。因此,提出了一种适用于可再生能源系统(光伏系统)的高电压增益变换器,利用电压乘法器模块(由开关电容和耦合电感组成)来提高升压增益的;分析了电路的工作模态,推导了升压增益和电压应力,并计算了传导损耗和效率;比较系统性能后,根据不同的性能指标针对该应用领域进行分析;最后通过实验样机实验证明了理论说法的正确性,结果证明该拓扑结构能够实现高达97.1%的转换效率。     

Analysis,design and implementation of a high‐voltage gain DC‐DC converter

An interleaved DC‐DC converter with soft switching technique is presented. There are two converter modules in the adopted circuit to share the load power. Since the interleaved pulse‐width modulation (PWM) is adopted to control two circuit modules, the ripple currents at input and output sides are naturally reduced. Therefore the input and output capacitances can be reduced. In each circuit module, a conventional boost converter and a voltage doubler configuration with a coupled inductor are connected in series at the output side to achieve high step‐up voltage conversion ratio. Active snubber connected in parallel with boost inductor is adopted to limit voltage stress on active switch and to release the energy stored in the leakage and magnetizing inductances. Since asymmetrical PWM is used to control active switches, the leakage inductance and output capacitance of active switches are resonant in the transition interval. Thus, both active switches can be turned on at zero voltage switching. The resonant inductance and output capacitances at the secondary side of transformer are resonant to achieve zero current switching turn‐off for rectifier diodes. Therefore, the reverse recovery losses of fast recovery diodes are reduced. Finally, experiments based on a laboratory prototype rated at 400 W are presented to verify the effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种新颖的三电平软开关谐振型DC/DC变换器

该文提出一种新颖的三电平LLC串联电流谐振型DC/DC变换器。每个主开关电压应力是输入电压的一半，并且全范围实现ZVS而不用附加任何电路。整流二极管工作在ZCS状态。该变换器通过二次谐振的手段使得以较小的频率变化范围就可以实现较大的输入输出调节范围。整个变换器只需一颗磁元件。该变换器在高压端输入时效率较高，应用在要求有保持时间的电源产品上特别有利。文中通过一个500V～700V输入，54V／10A输出的样机验证了它的工作原理和特点。该样机在额定条件下效率达到94．7％。     

一种新型三电平ZCT DC/DC变流器

提出了一种新型PWM三电平零电流开关(ZCT)DC/DC变流器拓扑.通过在变压器的次级引入一个辅助网络,不仅在全负载范围内实现了初级主管与次级辅管的ZCS,同时也实现了次级输出整流二极管的软变换.另外,由于该电路拓扑采用了三电平结构,使初级主管的电压应力仅为输入电压的50%,这正好满足了高电压场合的应用.经仿真分析和制成的1.5kW,100kHz样机实验,验证了所提理论分析的正确性.     

反激式隔离型高增益DC/DC变换器

提出了一种反激式隔离型高增益DC/DC变换器.该变换器利用反激变压器的变比和开关电容来提高输出电压增益,满足输入输出的电气隔离.开关电容的引入,使得反激变压器副边绕组在开关管闭合时给倍压电容充电,在开关管断开时给负载供电,提高了变压器绕组的利用率,还解决了反激变换器输出二极管与漏感的谐振问题.由于变压器漏感的原因使得所...     

一种适用于高压输出的软开关多谐振直流变流器

将倍压整流技术和LLC多谐振变流器结合起来,构造出倍压整流LLC多谐振变流器.该变流器的变压器结构简单,副边只需要一个绕组;输出电容电压应力是输出电压的一半,无需额外的均压电路;只需要两个整流二极管,二极管的电压应力等于输出电压,电流应力等于输出电流,所以该变流器非常适合用于高压输出中小功率的DC/DC电源.另外,该变流器的所有功率半导体器件都工作于软开关状态,所以适用于高频高功率密度的场合.详细分析了该变流器的工作原理,软开关过程,输出电容的自动均压机理,并给出了关键的参数设计方法,采用该变流器技术的500V输出直流电源的实验结果验证了以上分析的正确性,满载效率达92.3%.     

An interleaved high step‐up DC‐DC converter with double boost paths

This paper proposed a novel high step‐up converter with double boost paths. The circuit uses two switches and one double‐path voltage multiplier cell to own the double boost and interleaved effects simultaneously. The voltage gain ratio of the proposed DC‐DC converter can be three times the ratio of the conventional boost converter such that the voltage stress of the switch can be lower. The high step‐up performance is in accordance with only one double‐path voltage multiplier cell. Therefore, the number of diodes and capacitors in the proposed converter can be reduced. Furthermore, the interleaved property of the proposed circuit can reduce the losses in the rectifier diode and capacitor. The prototype circuit with 24‐V input voltage, 250‐V output voltage, and 150‐W output power is experimentally realized to verify the validity and effectiveness of the proposed converter. Copyright © 2014 John Wiley & Sons, Ltd.     

High‐efficiency transformerless buck–boost DC–DC converter

A novel high‐efficiency transformerless buck–boost DC–DC converter is proposed in this paper. The presented converter voltage gain is higher than that of the conventional boost, buck–boost, CUK, SEPIC and ZETA converters, and high voltage gain can be obtained with a suitable duty cycle. The voltage stress across the power switch is low. Hence, the low on‐state resistance of the power switch can be selected to decrease conduction loss of the switch and improve efficiency. The input current ripple in the presented converter is low. The principle of operation and the mathematical analyses of the proposed converter are explained. The validity of the presented converter is verified by the simulation results in PSCAD/EMTDC software and experimental results based on the prototype circuit with 250 W and 40 kHz. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种新型双管正-反激直流变换器

该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器.它采用两个RCD电路交错筘位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D＜0.5的缺点.在继承单管有源筘位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电压应力降低为原来的一半.改进的RCD箝位结构是一种轻微耗散型箝位电路,大幅提高传统RCD型电路磁复位效率.该文详细分析了变换器稳态工作特性以及关键参数的设计,通过一个200V～400V输入、10V/15A输出的样机验证了该拓扑工作原理和特点.     

一种高增益交错耦合电感DC/DC变换器

提出了一种高增益交错耦合电感DC-DC变换器,采用二极管、电容和电感构建无源吸收网络,回收再利用漏感能量,开关管的开关电压尖峰得到抑制,进而减小了开关管的电压应力;选用导通阻抗低的MOSFET,降低开关损耗,改善变换器效率。将2个电容和2个耦合电感副边相结合,1个导通周期内,当电容并联导通时,储存在耦合电感中的能量给电容充电;当电容串联导通时,将能量释放给输出端,从而获得高增益。此外,二极管的反向恢复问题得到有效抑制;交错并联控制抑制了输入电流纹波,变换器性能得到改善。对电路的操作原理和模态变化作了详细分析,最后搭建了1台300 W、20 V/240 V的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

直流回馈型直流电子负载的设计与研究

针对机车电源测试时用模拟负载造成能量浪费的情况,设计了一种将测试能量回馈到电源直流输入侧的能量回馈型电子负载。该电子负载由升压斩波电路和移相全桥电路级联组成。前级升压斩波电路采用单电流环控制结构,单周期控制方式,通过控制输入电感电流模拟直流电源的输出特性;后级移相全桥电路采用输入电压外环、输出电流内环的双闭环控制结构,比例积分控制方式,通过高频逆变实现输入与输出的电气隔离,并将能量高效率的回馈给测试电源的直流输入侧,使测试能量被循环使用。通过8 k W实验平台的仿真与实验,验证了设计的可行性,结果表明电子负载能节约超过80%的测试电能。