一种可变结构型高效宽增益多谐振软开关直流变换器

该文提出一种可变结构的多谐振软开关直流变换器.此变换器采用双变压器结构,运用两个互补导通的辅助开关管进行变换器拓扑结构的转换.相互变换的工作模态有三种,能够满足不同工况对高电压增益或高变换效率的要求.此外,该文通过合理设置谐振频率和增益点的方式对变换器的谐振参数进行设计.随后,针对额定条件下变换器同时传递基波和3次谐波能量的工况,构建同时考虑基波和3次谐波的损耗模型,对变换器的损耗分布进行详细估算.最后,为验证理论分析的可靠性,基于一台实验样机对所述变换器进行功率实验验证,在输入电压80～600V变化范围内,输出电压始终稳定在400V,在获得较宽电压增益范围的同时实现了全增益范围内的高效率变换,变换器最高效率达97.6％.     

基于改进恒导通时间控制的临界连续导通模式Boost功率因数校正变换器

为改善临界连续导通模式(BCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器输入电流总谐波畸变率(THD),该文提出一种改进恒导通时间(COT)控制,分析改进COT控制对输入电流THD和变换器效率的影响;通过改进电流过零检测(ZCD)电路实现电感电流过零信号的提前检测,补偿信号传播延时的影响,缩短甚至消除反向谐振过程,改善输入电流THD的同时不增加控制的复杂度.最后,该文搭建一台160W BCM Boost PFC变换器实验样机,验证所提改进COT控制的可行性和有效性.     

一种双变压器结构的多谐振型软开关直流变换器

提出一种双变压器结构的多谐振型软开关直流变换器。通过在谐振腔内引入辅助高频变压器,变换器获得了包含谐振零点在内的多个谐振频率点。通过合理配置谐振点位置,变换器可在较宽频率范围内保证基波和3次谐波有功功率的同时传递,提高谐振电流利用率并起到抑制无功环流的作用。同时,谐振零点的引入使得变换器具备固有的限流保护能力。此外,变换器能够在全负载范围内实现开关管的零电压开通、二极管的零电流开通和准零电流关断,减小了开关损耗。最后,为了验证所提拓扑的有效性和参数设计方法的合理性,搭建一台额定功率330W的样机进行实验验证,最高效率可达到94.7%。     

高增益对称双向LCLC谐振变换器的研究

为了解决双向DC-DC变换器输入、输出电压范围过窄的问题,该文提出一种高增益对称双向LCLC谐振变换器。提出的谐振变换器不是利用变压器的励磁电感参与谐振,而是在变压器的一次侧并联一个LC支路代替变压器励磁电感的作用,使得变换器在电感比较大的情况下仍有较高的增益,兼顾了LLC型谐振变换器在谐振点的高效率和宽的增益范围,且能保证一次侧和二次侧的软开关特性,实现谐振变换器的对称双向运行。该文基于基波分析法建立基波等效模型,推导出变换器的增益公式,分析谐振参数对直流增益特性的影响。最后搭建一台100～200V/24～48V、500W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性和所提出拓扑结构的可行性及有效性,样机的最大效率达到96.3%。     

基于五元件谐振网络的宽增益直流变换器

LLC三元件谐振变换器受自身结构限制，增益对负载变化敏感、调压范围与转换效率相互制约，且只能通过基波传输功率。对此，该文提出了一种基于LLC-LC五元件谐振网络的宽增益直流变换器，采用多模式倍压整流单元和脉宽调制方式，获得与负载解耦的宽增益；同时，通过五元件谐振网络传输3次谐波功率，提高了变换器的效率。最后，采用PLECS建立仿真模型并制作一台200W实验样机，仿真和实验结果验证了所提直流变换器拓扑及其调制方法的有效性，归一化增益范围为1～4，转换效率达到92.5%。     

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。     

LCL谐振型双有源全桥双向DC-DC变换器分析与控制

研究了一种新型LCL谐振型双有源全桥双向DC-DC变换器。根据LCL谐振网络的基本特性,在双移相控制方式下,使得初、次级全桥的交流侧电压与电流同相位,实现了单位功率因数,基本可以消除双有源全桥变换器中普遍存在的回流功率。在时域波形分析的基础上,建立了各次谐波的交流等效模型,计算了各次谐波传输功率相对于基波传输有功功率的比值,并通过基波近似法进一步研究了变换器的功率传输特性。最后,设计了一台额定功率为3.6kW的实验样机,特征波形、回流功率的实验与分析结果吻合,并验证了其运行在宽负载电压和功率范围内的良好特性。     

级联式谐振变换器的电路特性及其非连续导通模式的分析

本文介绍了一种多元件级联式谐振变换器，该变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的特点，并且在运行性能上有所提高。文章利用经典交流分析法，推导了电压传输增益，同时分析了非连续导通模式下的各种开关状态，得出相应的等效电路，并且运用数值解法求得谐振电压电流的波形和临界负载电流。     

一种全桥双谐振CLL谐振变换器的分析与设计

提出一种全桥双谐振CLL谐振DC-DC变换器拓扑。该变换器有两个谐振网络,共用一个变压器。该谐振变换器能在全负载范围内,实现开关管的零电压导通ZVS(zero voltage switching)和副边整流二极管的零电流关断ZCS(zero current switching),变换器开关管的开关损耗低,同时消除了二极管的反向恢复损耗,实现较高效率,适用于分布式电源系统中的直直变换模块。采用基波分析FHA(fundamental harmonic approximation)方法对该谐振变换器进行分析,得到了该变换器的直流增益特性。最后,制作了一台200 W的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

谐振软开关耦合电感高增益DC-DC变换器

提出一种谐振软开关耦合电感高增益DC-DC变换器,通过引入辅助网络,将Boost变换器的输出二极管替换为开关管,实现全部开关管的零电压导通(ZVS)和二极管的零电流关断(ZCS),并降低开关管的开关损耗,消除二极管的反向恢复问题。同时,变换器输出端为三个输出单元串联,提高变换器的电压增益,避免变换器工作于极限占空比,在实现高升压增益的同时降低开关管电压应力。因此可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET,以提高变换器效率。倍压电容与耦合电感的漏感谐振,可减小开关管关断时刻电流,降低开关损耗,进一步提高变换器效率。研究变换器的工作原理和工作特性,分析开关管ZVS条件。设计制作一台160W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

谐振电容电压反馈单输入多输出反激式变换器

为减少小功率供电电源的器件使用数量、降低成本和提高变换效率,提出一种谐振电容电压反馈控制的不对称半桥反激式变换器。采用一次侧谐振电容电压反馈控制方式,简化了隔离型单输入多输出变换器的控制结构;采用恒定导通时间控制器,从而省去反馈补偿网络电路的设计;反馈信号取自一次侧谐振电容电压,具有反馈电压纹波大的特点,这会引起恒定导通时间控制出现脉冲破裂现象,变换器不能稳定工作。为抑制谐振电压反馈纹波大引起脉冲破裂的问题,采用纹波补偿恒定导通时间控制抑制反馈信号的电压纹波,从而使变换器工作稳定。最后通过实验样机验证了理论分析及设计方法的可行性。     

基于移相控制的串联谐振变换器稳态分析

将基波分析法应用到基于移相控制的串联谐振变换器,以电路稳态模型为基础计算出变换器的电压增益、电路阻抗、谐振电容电压和谐振电感电流、电压电流应力及功率,得到这些量与工作频率、占空比及等效负载品质因数之间的数学表达式,并通过仿真图形进行直观显示。最后通过搭建的电路进行了实验验证。     

基于副边谐振技术的单端反激式变换器EMI分析

针对传统单端变换器中电压和电流变化率大、电磁干扰严重的问题,研究一种基于副边谐振技术的单端反激式变换器,在应用副边谐振技术后,该变换器谐振电容电压的影响和励磁电感的设计可使开关管电压、电流应力降低,谐振腔的位置设计将整流二极管和谐振二极管的端电压钳位在输出电压,合适大小的谐振周期可以使谐振二极管实现零电流关断。本文分析断续导通模式下副边谐振变换器的噪声耦合路径、等效模型、噪声优化理论。分析结果表明:引入副边谐振技术后,共模噪声源减小,合理设计谐振腔可增大等效阻抗,进一步减小共模电压;相比传统反激变换器,励磁电感设计得更大,从而降低变压器的电流纹波,减小差模噪声。搭建仿真模型和60W实物样机,实验验证了副边谐振技术可以有效降低电磁干扰水平。     

基于临界导通模式的单位功率因数感应式非接触电能传输系统接收端参数设计方法

现有电磁感应式非接触电能传输(ICPT)系统单位功率因数电能接收端参数设计过程需要反复仿真迭代、设计过程较为繁琐。为解决上述问题,提出一种近似解析法求解单位功率因数ICPT系统接收端参数设计方法。在分析临界导通模式(CRM)LCL谐振变换器激励下整流桥工作状态的基础上,采用微分方程建立了LCL谐振变换器的输入电压、电流的数学模型。并利用LCL谐振变换器并联谐振电容的基波电压对其实际电压进行近似处理,给出交流侧接CRM LCL谐振变换器的整流电路等效电感和等效电阻计算方法。进而提出CRM LCL谐振变换器的参数设计方法,使得CRM LCL谐振变换器工作在接近单位功率因数状态。最后,搭建2k W ICPT系统原理样机,通过实验验证了所提方法的可行性和正确性。     

改进型零电压开关PWM三电平直流变换器

该文介绍了改进型零电压开关脉宽调制三电平直流变换器(ZVSPWMTL变换器)，该变换器是将传统的ZVSPWMTL变换器的变压器和谐振电感位置互换，使得变压器与滞后管相连。改进后的变换器箝位二极管在一个周期中只导通一次，同时零状态谐振电感电流较小，有利于提高变换器的效率，占空比丢失也减小。该文详细分析了该变换器的工作原理。为了防止变压器直流磁化，一般在变换器中加入隔直电容，该文分析了隔直电容与变压器或谐振电感串联时对电路工作的影响，确定一种最佳方案，并通过实验验证理论分析的正确性。     

CLL谐振变换器谐振电路参数优化设计

CLL谐振变换器谐振网络电路参数的设计关系到变换器性能的好坏。基于基波近似法,并结合特征阻抗分析方法,提出一种CLL谐振变换器谐振网络电路参数优化设计方案。详细分析了CLL谐振变换器的直流增益特性、谐振网络电流有效值和谐振电容电压应力,同时采用特征阻抗分析方法给出了实现开关管软开关的限制条件。实验结果验证了所提方案的正确性。     

用于并联型有源电力滤波器的谐振调节器选择性特性比较分析

为减小运算量,并联型有源电力滤波器的电流指令可以通过负载电流减去其中的基波成分获得。但该方法生成的指令包含各次谐波成分,为混合谐波指令。此时,为实现选择谐波补偿功能,电流环调节器需具有良好的选择性特性。该文以选择性特性为重要指标,详细比较分析比例谐振调节器和矢量谐振调节器的调节特性。文章从原理推导、电流调节性能、以及对系统稳定性的影响3个方面对两种谐振调节器进行对比研究。通过研究发现,比例谐振调节器未考虑被控对象影响,选择性特性较差,适用于电流指令已精确生成的场合;而矢量谐振调节器充分考虑了被控对象影响,具有良好的选择性特性,适合上述拥有混合谐波指令、又要求实现选择谐波补偿功能的场合。最后,通过一台10 kVA实验样机对上述结论进行详细验证。     

基于瞬时电流检测的Class D型串联谐振变换器集成控制方法的研究

针对应用于DC/DC和DC/AC变换器的Class D型电压源串联谐振变换器,提出了一种集成控制方法.首先讨论了由谐振频率及其次谐波(subharmonics)构成的集成控制信号的产生机理;进而阐述了半波集成脉冲密度调制的原理.依据3种基本谐振电流控制算法,给出了详细的控制电路以及DC/DC变换器谐振电流增益值的计算方法.利用仿真和实验结果验证得出,提出的控制方法能够使变换器输出特性满足零电流开关(Zero-Current Switching,ZCS)条件,对比其它已知的方法,具有更高的效率.     

主回路电流有效值最小的LLC参数优化设计

提出了一种适用于LLC倍压谐振变换器参数设计方法.首先,推导出了LLC倍压谐振变换器主回路谐振电流峰值和有效值表达式,分析了LLC倍压谐振变换器的ZVS导通条件,建立了变换器优化设计模型.然后,利用MATLAB优化设计方法对LLC电路进行了优化设计.最后通过Pspice仿真实验验证了优化方案的可行性.     

一种新型低应力降压变换器

针对二次型Buck变换器开关管电压应力大、效率低的问题,提出了一种新型低应力降压变换器。该变换器在二次型Buck变换器的基础上,通过增加谐振电感、二极管和电容元件得到。理论分析表明,与二次型Buck变换器相比较,在降压特性变化不大的情况下,新型变换器的开关管和部分二极管的电压应力变小;增加的谐振电感使第二级实现了开关管的零电流关断(ZCS),减小了开关损耗,提高了开关管的工作频率,有利于变换器的重量和尺寸的减小;同时,与谐振电感串联的二极管能实现ZCS,减小了二极管的反向恢复损耗。这些优点有利于器件的选择和效率的提高。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。