一种新型高效率的服务器电源系统

具有宽输入电压范围的服务器电源系统南功率因数校正(PFC)级和DC-DC级组成。为了提高PFC级在低压输入时的效率,可以适当降低其输出电压。此时在整个输入电压范围内母线电压的变化较大,后级变换器的拓扑选择和设计就显得尤为重要。复合式全桥三电平变换器(HFB TL)的特点是功率器件电压应力低、环流能量少和输出滤波电感小,适用于宽输入电压范围。本文从器件应力、磁性元件尺寸和损耗分布三方面比较了传统的移相控制全桥变换器(PS FB)和HFB TL变换器。并与PFC级变换器组合,构成三种服务器电源的整机方案。最后研制三台原理样机,对三种整机方案进行了实验验证。     

三种服务器电源系统的比较分析

全球输入电压范围的服务器电源系统由功率因数校正级(PFC)和DC-DC级组成。为了提高PFC级在低压输入时的效率,可以适当降低其输出电压。此时在整个输入电压范围内母线电压的变化较大,后级变换器的拓扑选择和设计就显得尤为重要。复合式全桥三电平变换器(HFB TL)的特点是功率器件电压应力低,环流能量少和输出滤波电感小,适用于宽输入电压范围。该文从器件应力,磁性元件尺寸和损耗分布三方面比较了传统的移相控制全桥变换器(PS FB)和HFB TL变换器。并与PFC级变换器组合,构成三种服务器电源的整机方案。最后研制三台原理样机,对三种整机方案均进行了实验比较。     

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。     

零电压开关PWM全桥三电平变换器

该文针对全桥三电平变换器提出了一种新的控制一一斩波加移相控制，引入了飞跨电容和钳位二极管，使全桥三电平变换器可以工作在三电平模式和两电平模式，同时实现所有开关管的零电压开关，从而使变换器适应宽范围输入电压的要求，并保持较高的变换效率。由于开关管的电压应力只有输入电压的一半，使该变换器非常适合高压输入的场合。此外，全桥三电平变换器输出滤波电感比传统全桥变换器大大减小，副边整流一极管的电压应力得到了降低。由于变换器的输入电流纹波很小，输入滤波器也得到了减小。该文详细分析全桥三电平变换器在该控制策略下的工作原理，讨论参数设计，并且给出实验结果。     

零电压零电流开关复合式PWM全桥三电平变换器

本文提出一种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器，该变换器的一个桥臂为三电平桥臂，其开关管的电压应力为输入电压的一半，可在很宽的负载范围内实现零电压开关，可以选用MOSFET；另一个桥臂为两电平桥臂，其开关管电压应力为输入电压，可在很宽的负载范围内实现零电流开关，可以选用IGBT。该变换器的输出整流电压交流分量很小，可以减小输出滤波器，改善变换器的动态特性。其输入电流脉动很小，可以减小输入滤波器。本文详细分析该变换器的工作原理，讨论参数设计，并且给出实验结果。本文还提出了其他几种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器。     

零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器

该文提出一种零电压零电流开关PWM复合式全桥三电平变换器，该变换器的一个桥臂为三电平桥臂，其开关管的电压应力为输入电压的一半，可在很宽的负载范围内实现零电压开关，可以选用场效应管(MOSFET)；另一个桥臂为两电平桥臂，其开关管电压应力为输入电压，可在很宽的负载范围内实现零电流开关，可以选用IGBT。该变换器的输出整流电压交流分量很小，可以减小输出滤波器，改善变换器的动态特性。其输入电流脉动很小，可以减小输入滤波器。该文详细分析该变换器的工作原理，讨论参数设计，并且给出实验结果。     

一种新颖的零电压开关PWM组合式三电平变换器

该文提出一种新颖的零电压开关组合式直流三电平变换器,它实质上是由半桥三电平变换器和全桥变换器组合而成.该变换器所有开关管的电压应力均为输入电压的一半,特别适用于高压输入场合;其输出整流电压交流分量很小,可以大大减小输出滤波器的体积,提高变换器的动态性能;其输入电流脉动很小,可以减小输入滤波器;此外,该变换器可以在三电平和两电平两种模式下工作,输入整流二极管电压应力小,适合于宽范围输入电压场合.该文介绍了该变换器的工作原理及其特性,并给出实验结果.     

一种新颖的Buck-Boost变换器

提出了一种新颖的两开关电路拓扑，它能工作在宽输入交流电压范围，并实现功率因数校正(PFC)。新拓扑与单开关Buck—Boost变换器和传统的两开关串级Buck—Boost变换器及其它Buck—Boost变换器相比有显的性能改善，如：器件应力及损耗较低，不需要解决浪涌电流问题，电感尺寸也较小。分析了拓扑工作原理，并给出了实验结果。     

新型宽输出电压PFC电路的设计分析

通常有源功率因数校正电路(PFC)具有恒定的输出电压,但HID灯在启动过程及整个寿命期,灯电压的变化很大。为了提高逆变电路输入输出的转换效率,减少逆变电路中电感的损耗,简化逆变电路的控制,需要PFC的输出电压跟踪灯电压的变化,因此设计新型宽输出电压范围的PFC电子镇流器是十分必要的。该镇流器结合Buck开关变换器和Boost开关变换器各自的特点,采用了分段变电路结构控制方法。为了减少开关损耗和功率二极管的反向恢复损耗,采用零电流开通的临界电流控制策略,实现了高输入功率因数。采用PFC级输出电压与灯特性匹配,且转换效率高的新型电子镇流器,具有电压应力低,使用开关器件少,电感导通损耗小,电感尺寸小的优点。实验结果验证了理论预期的正确性。     

半桥结构的两级功率因数校正器研究

在两级功率因数校正器中,Boost PFC＋半桥DC/DC拓扑结构虽然表现良好,但依然存在着后级功率器件电压应力过大、输出电流纹波不够理想等缺点。将输入串联、输出并联半桥拓扑能使单个模块的输入电压和输出电流减小这一特性运用于两级PFC之中,同时引进了交错控制技术。对采用新结构的两级PFC变换器进行了工作模态分析。仿真结果表明,后级功率器件电压应力以及输出电流纹波明显减小,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。     

带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器

为消除Boost变换器用于两级功率因数校正(power factor correction,PFC)器前级时的升压作用对输出电压的影响,作者用充电泵功率因数校正变换器构造了有源浮充平台电路,并将其应用于单相Boost型PFC变换器中,设计了带有源浮充平台的单相功率因数校正变换器。该变换器保持了传统Boost型PFC变换器的优点,输出电压大大降低,拓宽了PFC电路的应用范围,为设计后级DC-DC变换器提供了便利。仿真分析和实验结果均表明,该变换器的输出电压大大降低,可实现单位功率因数校正,具有良好的动态性能。     

一种新型高效率独立逆变电源的研究

针对低压大电流输入的独立式逆变电源系统,提出了一种中间直流母线电压不固定的电路结构。该逆变电源前级采用一种占空比不调制的LCL谐振软开关推挽式DC-DC变换器,串联的后级采用单极性调制的全桥DC-AC变换器。详细分析了前级谐振型DC-DC电路的工作原理。针对中间母线电压不调制的特点,提出了一种干扰抵消的后级DC-AC电路的控制方案。制作并测试了一台220VAC输出的1kW逆变器,在额定状态下效率大于90％,输出电压调整率也达到要求。     

一种具有恒电压增益和自动功率限制能力的双向LLC-DCX变换器及其调制策略

对于汽车低压辅助电源系统,双电源(48 V/12 V)系统架构已经成为12 V供电系统到48 V供电系统的过渡方案。为提高效率及实现电池组自动均压,研究了低压大电流的双向隔离DC-DC变换器拓扑及其控制方法。首先,提出了一种混合供电系统的架构,可以减小DC-DC变换器的功率容量以及电池组的数量;其次,结合所研究的架构,提出了LLC-DCX(DC-transformer)变换器的同开同关调制策略;再次,在传统LLC变换器中添加钳位二极管限制启动电流,并在过载情况下实现恒功率限制。最后,通过纯模拟控制,采用一台720W(12V/60 A)的LLC变换器样机,对变换器的调制策略、功率分配以及电池均压等特性进行验证,其结果表明了所提出方案的有效性。     

低压直流母线AC-DC电力电子变压器及其短路故障穿越方法

传统的基于半桥型模块化多电平电力电子变压器使用大量的开关器件和无源元件,限制了其功率密度和效率的提高。提出了一种组合全桥型模块化多电平换流器(MMC)和输入侧间接串联型输入串联输出并联DC-DC变换器的电力电子变压器拓扑,MMC输出等级较低的中压直流母线,可减少隔离级DC-DC模块数量,且可以实现故障时的自阻断功能。通过改变DC-DC变换器模块输入侧的串联连接方式,可有效避免中压直流端口短路时导致DC-DC变换器输入侧电容短路问题。该电力电子变压器拓扑同时具备中压和低压直流端口,且可以有效降低开关器件、无源元件、高频变压器以及DC-DC变换器模块数量,提高电力电子变压器的功率密度、效率和故障穿越能力。最后基于MATLAB/Simulink,搭建了该电力电子变压器的仿真模型,仿真结果验证了该拓扑的可行性。     

单级并联式高功率因数直流不间断电源

提出了一类单级并联式高功率因数直流不间断电源(uninterruptible power supply, UPS)电路结构与拓扑族。它是由二极管整流桥与具有功率因数校正、不间断供电、快速输出电压调节等功能的并联式变换器构成。也可以看成是由主直流变换器、辅助直流变换器和充电器3个模块构成。以Buck-Boost式拓扑为例,深入分析研究了这类变换器的工作模式、稳态原理特性、控制策略,给出了关键电路参数设计准则。理论分析与试验结果表明,这类变换器具有单级功率变换、对负载真正的在线不间断供电、网侧功率因数高、蓄电池与电网高频电气隔离、输出电压调节速度快、不需故障检测及模式转换电路、体积重量小、成本低等优点。     

一种分布控制系统24V直流电源的实现

在分析分散控制系统(DCS)供电电源需求的基础上,给出了一种实现方案。采用FAN4803的PFC功能和PWM功能,实现一种带功率因数校正的单相AC-DC变换器,输出直流电压385 V,并获得12 V工作和驱动电源。采用UC3844实现一种385 V~24 V的单端正激DC-DC变换器,最终连续负载能力为500 W。采用均载控制芯片UC3907实现2路N+1冗余设计,连续负载能力为500 W,总负荷能力可达750 W以上。     

LLC串联谐振DC-DC变换器

本文介绍了一种LLC串联谐振直流－直流变换器。该变换器的主开关工作在零电压开通下，整流器工作在零电流关断，在宽输入电压范围的情况下，其转换效率能够优化设计在输入电压的高端。一个200V到400V输入， 54V/20A输出的直流－直流变换器验证了其宽输入电压范围的特征，在400V输入电压的条件下，变换器的效率达到了95.2%。     

输出功率300W的12V-220V DC-DC变换器的实现

鉴于推挽逆变-全桥整流的DC-DC变换器具有磁芯利用率高、高效节能等优点,非常适合用来设计车载直流电源。详细分析和设计了一种额定输出功率300W的12V-220V DC-DC变换器,包括推挽升压工作原理、变压器初级无源无损吸收电路设计、高频开关变压器设计和基于CA3524的模拟控制电路设计,最后进行实验测试,给出了实测波形和不同输入电压和不同输出功率条件下整机效率曲线,总结出一些规律,并给予解释。实验结果表明,推挽逆变-全桥整流的DC-DC变换器各项指标良好,在输入端为低电压大电流场合具有明显优势,如车载电源。     

Power Factor Correction Using Predictive Current Control for Three-phase Induction Motor Drive System

This paper presents the study of a three phase pulse width modulation inverter-fed induction motor drive with single phase utility input, with and without a power factor correction circuit (PFC). The PFC circuit is controlled with the proposed predictive current control. The effects of the PFC circuit on the magnitude of the input current, harmonic contents and input power factor of the AC drive system are studied. A comparative study of simulation and experimental results for the AC. drive system, with and without PFC circuit, is carried out. The experimental implementation of PFC control of the boost converter controlled three-phase IM drive system using DSP controller board DS1104 is achieved using the proposed predictive control. The proposed PFC control method used to achieve a low input line current harmonics, for obtaining a good power quality with a fast dynamic response for output voltage and line current.