双Buck逆变器的磁集成技术研究

双Buck逆变器(DBI)是一种高效可靠的逆变器拓扑,但需要两个电感,且每个电感仅工作半周期,磁芯利用率低,体积和重量较大.分析了共用磁芯直接耦合和双磁芯四绕组两种磁集成方案的基本原理,指出这两种方法在实际应用时存在相互影响.在此基础上提出了一种新型的共用磁芯集成方案,即完全解耦方案,并进行了理论分析.实验证明,该磁集成方案可以完全实现两个电感的解耦,是一种较理想、实用的方案.     

三相双降压逆变器中电感的磁集成方式比较与优化设计

三相双降压逆变器克服了传统桥式逆变器中桥臂功率管直通的问题,可靠性高,但输出滤波电感数量多、体积大,利用磁集成的技术可以减小磁性元件的体积重量,提高系统功率密度。针对该问题从电感耦合方式的角度入手分析不同磁集成方案,从电路原理上讨论各方案的可行性及电感对进网电流波形和电路运行特性的影响。据此提出一种同名端相连不完全耦合的电感集成方案,其等效的三电感形式和传统双降压拓扑中两电感在电路中工作特性一致。和已有的磁集成方案及不采用任何磁集成方案相比,该方案在电感体积和滤波效果等方面均得到优化。最后设计并搭建一台15 k V·A的三相双降压并网逆变器原理样机进行实验验证,实验结果与理论分析吻合。     

一种新型双Buck单电感逆变器

在双Buck半桥逆变器的基础上给出一种新型双Buck单滤波电感逆变器,在保留双Buck逆变器无桥臂直通风险、换流时间短等优点的情况下,通过新增控制桥臂,实现单电源供电以及单电感滤波,减小了逆变器的体积和损耗,增加了系统功率密度。详细分析了所给逆变器的工作原理,介绍了滤波电感的设计过程,并制作了一台1 200 W的原理样机,通过仿真及实验验证了所提逆变器拓扑的有效性。     

三电感双Buck逆变器

双Buck逆变器(dual buck inverter,DBI)不存在桥臂直通的问题,且功率开关管和续流二极管分离,便于实现续流二极管的最优选取,因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。但是,传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波,磁性元件利用率偏低。为了解决这个问题,提出一种三电感DBI(three-inductor DBI,TIDBI),通过从原始的电感中分离出一个交流滤波电感作为主导的滤波电感,并将两个直流滤波电感耦合,从而提高磁性元件的利用率,有效地降低了滤波电感的体积和重量。详细分析TIDBI的工作原理,给出滤波电感的设计原则。最后通过实验结果验证理论分析的正确性。     

零电流准谐振Buck变换器的磁集成研究

以零电流准谐振Buck变换器为例,引入谐振电感和谐振电容与变换器中的功率开关管组成谐振开关.通过谐振,使流过功率开关管的电流呈正弦波形,为功率开关管创造了零电流开关条件.对分立的谐振电感和滤波电感进行磁集成,阐述集成后Buck变换器工作原理.用Saber软件对集成后的电路进行仿真.分析谐振电感和滤波电感的耦合系数对谐振...     

开关电源中磁集成技术及其应用

回顾了磁集成技术的发展历史,介绍并简要分析了目前磁件的等效电路模型及建模方法,从磁心特性、磁集成的通用方法以及不同的磁集成对象三方面对磁集成技术的主要应用研究内容进行了概括分析,总结了磁集成技术的多解性特点、常用的磁集成方式以及磁集成应用的限制。     

并网逆变器中LCL滤波器的磁集成

LCL滤波器具备良好的高频谐波衰减能力,在并网逆变器中得以广泛应用。LCL滤波器有两个独立的电感,若每个电感分别使用单独的磁芯来绕制,则磁芯数量较多,体积较大。为减小磁芯体积,该文采用解耦磁集成的方法,将两个分立的电感集成在一起。然而,由于公共磁路的磁阻不可能为零,集成后的两个电感之间存在一定的耦合,这会削弱LCL滤波器在高频段的衰减能力。对此,该文通过选取合适的公共磁芯高度和磁芯材料,将耦合降低到可接受的程度,以确保开关频率的谐波电流得到有效抑制。针对单相和三相并网逆变器,分别给出LCL滤波器的磁集成设计实例,并进行实验验证。     

一种新型耦合电感式双Boost光伏微逆变器拓扑分析

基于光伏发电微逆变器模块,提出了一种耦合电感式双Boost逆变器（CIDBI）电路拓扑。详细分析了它的工作原理,推导了直流到交流的变压比公式,并给出了控制方法。这种逆变器通过占空比和耦合电感的匝数比的设置,可输出幅值远高于直流输入电压值的交流电。文中首先研究了CIDBI电路在一驱动时序下的工作原理,再分析了开关器件的电...     

光伏微型逆变器中磁集成开关电源设计

随着光伏并网微型逆变器的推广,要求其供电电源部分的效率更高,体积更小。利用磁集成技术,设计一种Buck-正激变换器,进行磁路元件分析和硬件电路实现,并在光伏并网微型逆变器平台中进行试验验证。试验证明,所设计的开关电源不仅满足光伏输入电压不稳的条件,而且体积小,有较高的功率密度。     

具有降压单元的磁集成组合Buck变换器的研究

通过对Buck变换器和Buck-Boost变换器中的储能元器件进行分析,从中构造出2种开关电感降压单元,分析了降压单元的工作原理,探讨了降压开关电感结构与升压开关电容结构之间的对偶关系.从二次型Buck变换器中提取前级降压单元,将其与2种降压开关电感单元进行组合,从而提出了一种具有降压单元的新型组合Buck变换器.通过...     

耦合电感三电平双降压式逆变器

双降压式逆变器是一种可靠性和转换效率均较高的新型逆变器,针对其直流电压利用率低、桥臂输出仍为双极性PWM调制波的缺陷,提出了一种新型三电平双降压式逆变器,充分利用双降压式逆变器的半周工作模式,使桥臂输出改进为三电平PWM调制波,并降低了功率器件的电压应力。但在电感电流断续区可能出现高的器件电压尖峰,通过将两电感耦合,可对桥臂电压进行钳位消除电压尖峰,同时也减小了磁件本身的大小。耦合电感三电平双降压式逆变器在减小体积重量的同时保持了高效率、高可靠性。试验结果验证了以上分析的正确性。     

五电平双降压式全桥逆变器

该逆变器是在两电平双降压半桥逆变器基础上改进得到的,它保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和半周期工作模式,是一种和传统的飞跨电容型、二极管钳位型或级联型都不相同的多电平逆变器.同传统多电平逆变器相比,电路复杂性和器件数量降低,控制简单易实现,无桥臂直通隐患.理论分析和实验结果均表明了该逆变器的优异性能,同时实现了高效率和小的滤波器体积重量.     

分立磁件集成判据及集成磁件设计

在比对集成磁件和分立磁件设计流程的基础上,提出了一套判定2个或者3个以上分立磁件可否集成的判据,对在集成磁件设计当中出现的磁通相互抵消现象,采用几何方法给出了直观的解释和合理的解决方案。分析了集成磁件复现分立磁件电流波形的可能性及条件。对于集成磁件引起的电路拓扑出现电流环路问题进行了深入讨论。在这套理论的基础上,提出采用绕组遍历法设计集成磁件的计算机方法。通过对采用倍流整流的半桥拓扑中3个分立磁件的集成设计,验证该设计方法直观、有效。     

三电平双降压式全桥逆变器

提出了一种新颖的三电平双降压式全桥逆变器。该逆变器是在两电平双降压半桥逆变器基础上改进得到,保留了双Buck逆变器无桥臂直通、无体二极管反向恢复问题的优点和半周期工作模式,又克服了其缺点：器件耐压要求减半,更适合高压的输出场合;其桥臂输出不再是传统半桥型逆变器的两电平双极性调制波,而是直流电压利用率高、谐波含量小的三电平单极性调制波;其输入侧不再像半桥型逆变器那样需要2个大电容进行分压。该逆变器是一种高效高可靠且体积小的性能优异的逆变器。试验验证了以上分析的正确性。     

新型磁集成倍流整流电路的分析与设计

比较了几种磁集成倍流整流电路（IM-CDR）的优缺点,以有源箝位正反激变换器为例分析了新型IM-CDR的工作模态。并给出该集成方式的设计步骤。在完成48V输入,5V/100W输出有源箝位正反激变换器的样机基础上,测试了输出电流纹波。     

基于磁集成的双Boost无桥PFC变换器研究

传统双Boost无桥PFC(power factor correction)变换器去除了整流桥结构,变换器效率得到了提高,但由于需要两个电感,整个系统功率密度小,体积大。分析了四种磁集成技术,并采用了一种中柱低磁阻磁路电感集成方式,将双Boost无桥PFC变换器的两个电感集成来缩减系统体积,通过分析和计算,该电路拓扑避免了环流问题。采用了改进无差拍控制算法来消除采样和计算延迟所带来的控制偏差,提升了输入电流的控制精度。最后搭建了一台750W的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

新型磁集成零电压零电流软开关全桥变流器

提出了一种新型的磁集成零电压零电流软开关移相全桥DC/DC变流器。该磁集成变流器将3个电感和1个变压器集成于同一磁心中,变压器的漏感同时用做储能电感,传统全桥电路中的输出滤波电感也被移去。因此,二次侧整流管可工作于零电流模式,整流管上的电压尖刺也可被输出电压箝位。另外,变压器中的励磁电流作为电流源为一次侧开关管的寄生电容充放电,因此一次侧开关管在全负载范围内均可实现零电压开通。与分立元件方案相比,该磁集成方案具有元件少、体积小、成本低和磁损小的优点。制作了300 W、350~400 V输入、12 V输出的样机,验证了理论分析的正确性。     

应用于四相电压调整模块的阵列式集成磁件

为了提高电压调整模块(VRM)的输出动态响应速度并降低其稳态电流纹波,利用多副磁心组合的方法,提出了一种应用于四相VRM的阵列式集成磁件。在不考虑漏磁通影响的情况下,分析了阵列式集成磁件参数对VRM性能的影响,建立了阵列式集成磁件的等效电路模型,并对磁件的平面化结构进行了电磁场有限元分析;在考虑漏磁通影响的情况下,对等效电路进行了修正;在稳态等效电感和动态等效电感相同的条件下,对阵列式集成磁件和分立磁件的等效电路进行了比较,并进行了电路仿真、实验。仿真结果验证了理论分析的正确性,实验结果表明使用阵列式集成磁件的四相VRM动态效果较好。     

关于分立磁件集成判据的研究

磁路集成技术已在电力电子装置中取得了广泛的应用.提出了一种新的系统化集成磁件设计方法.此外,还提出了一种对于3个以上磁件可否集成的评判标准.最后通过对不对称半桥加倍流整流电路中3个分立磁件进行集成设计,验证了该方法简单、易行.