隔离型开关电感Zeta变换器磁集成研究

为了提高传统非隔离变换器的电压增益、开关频率和功率密度,同时实现电气隔离、减小电感电流纹波和变换器体积重量,提出了一种磁集成开关电感隔离型Zeta变换器。该变换器中加入了变压器以实现电气隔离,用开关电感代替变换器中的储能电感,并对变压器和开关电感进行了磁集成。分析了变换器的工作模态,推导了变换器电压增益表达式;分析了电感电流纹波的大小,给出了该变换器的磁集成设计方案。与传统Zeta变换器相比,该变换器的电压增益提高了N(1+D)倍,开关电感电流纹波减小了近一半。样机实验结果表明具有开关电感的磁集成隔离型变换器具有优良的综合性能,验证了理论分析的正确性。     

磁集成开关电感Sepic变换器研究

为了提高传统非隔离变换器的电压增益、开关频率和功率密度,同时减小电感的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成开关电感技术应用到传统的Sepic变换器中,提出了磁集成开关电感Sepic变换器.采用开关电感结构替换传统Sepic变换器中的电感能够有效提高变换器的电压增益;采用磁集成技术能够减小变换器电感支路的电流纹波.通过模...     

交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器

为了提高传统的Cuk变换器的电压增益、电压传输效率、输出电流纹波,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术和交错并联技术应用到传统的Cuk变换中,提出了交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器的拓扑。通过采用开关电感/开关电容结构替换传统变换器中的电感与电容的方式,采用磁集成技术并合理设计耦合电感间的耦合系数,能够减小该变换器电感支路的电流纹波、提高系统暂态响应速度、减小变换器的体积重量,进而提高变换器的电气性能。最后通过实验样机的结果验证了理论分析的正确性。     

谐振开关电容变换器磁集成电感设计

谐振开关电容变换器（SCC）因可实现零电流开关、减小开关损耗和提高功率密度而广泛应用于数据中心、电动汽车等高功率密度和增益比场合,电感元件作为其重要组成部分是影响变换器提高性能的关键因素。为解决变换器前后级谐振电流不等而导致的解耦困难问题,该文设计一种中柱不开气隙的解耦磁集成电感。在研究电路工作原理的基础上,通过对偶分析法分析并与耦合磁集成相比得出,中柱不开气隙的解耦磁集成方法电感耦合度更高、且能够实现两级解耦。变换器谐振参数不对称会导致前后级谐振周期不一致,该文采用完全对称绕组以降低绕组对磁性参数的影响,保证多个电感参数的一致性。最后制作实验样机,验证了所设计的谐振SCC磁集成电感的合理性和有效性。     

新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器

为了提高传统级联Boost变换器的电压增益、减小支路电感电流纹波,减弱开关管电压应力、减小变换器的体积,本文将磁集成技术、开关电感和储能电容应用到级联Boost变换器中,提出了新型级联型磁集成开关电感高增益Boost变换器。通过引用两个开关电感和储能电容可以使本文提出的变换器的电压增益提高为传统级联Boost变换器的4倍。利用磁集成技术合理设计出耦合电感系数不仅可以有效减小变换器电感支路的电流纹波与开关器件的电压应力,同时还提高了系统暂态响应速度,减小了变换器的体积重量,从而提高变换器的电气性能。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

新型高增益耦合电感开关电容集成Zeta变换器

为了提升Zeta变换器的电压增益,提出了一种新型高增益耦合电感开关电容集成Zeta变换器。首先,将开关电容结构引入Zeta变换器,将变换器的输入电感作为耦合电感的原边,副边与电容、二极管组成倍压结构集成至开关电容结构中,共用开关电容中的二极管-电容倍压单元作为无源箝位支路。然后,分析了变换器工作在连续工作模式与断续工作模式下的工作原理,给出了各项性能参数。理论分析表明,变换器在实现较高电压增益的同时,开关管具有低电压应力。最后,通过搭建一台150 W的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

磁集成高增益Zeta变换器研究

针对传统升压变换器升压能力不足的问题,提出一种改进型磁集成高增益Zeta变换器.分析了该变换器的工作原理以及工作模态,推导了输出电压增益公式,分析了二极管、开关管、电容的电压应力,引入磁集成技术对电感进行耦合,减小了变换器体积和电感电流纹波.与传统Zeta变换器相比,电压增益提高了(3D+1)/D倍,电感电流纹波减小1...     

交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器的研究

为了提高传统Boost变换器的电压增益和暂态响应速度,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术、交错并联技术以及开关电感和储能电容应用到传统Boost变换器中,提出了交错并联磁集成开关电感高增益Boost变换器.其中通过引用开关电感和储能电容可以使所提变换器的电压增益提高到传统Boost变换器的2倍;...     

磁集成开关电感高增益级联Boost变换器

提出一种改进型具有开关电感单元的磁集成高增益级联Boost变换器,该级联变换器采用开关电感单元代替传统级联Boost变换器的储能电感并将电感进行耦合集成.改进后的变换器较传统Boost变换器的电压增益提高(1+D)2/(1-D)倍,较传统级联Boost变换器的电压增益提高(1+D)2倍,且电感电流纹波减小到其15％以下...     

具有磁集成开关电感单元的直流变换器

为了提高传统Boost变换器的电压增益、转换效率以及降低开关管的电压应力,在新型Boost变换器中引入了开关电感单元,提高了该变换器的电压增益。由理论分析可得,相比于传统Boost变换器,引入开关电感后的新型Boost变换器的电压增益提高了(2-D)(1+D)/(1-D)倍,同时将开关电感单元与输出电感进行磁集成,不仅可以有效地降低了支路电感的电流纹波,还可以减小变换器磁性器件的物理体积。应用PSIM软件对理论分析进行了仿真验证,并制作了实验样机,证明了理论分析的正确性。     

适用于光伏发电的新型交错并联Boost变换器

针对两级光伏发电系统的前级Boost DC/DC变换器,提出一种新型交错并联Boost直流变换器。该新型变换器有两个输入端,即一个变换器可对应两块单体太阳能电池,具有大功率变换的功能。与传统DC/DC变换器相比,该变换器可节省一半的变换器单元,还具有输出输入变比高、开关器件电压应力低和输出电流纹波小的特点。详细分析了该变换器的工作原理,并给出稳态工作性能分析和相应实验波形。最后,通过一台96 W/380V原理样机验证了理论分析的正确性。     

具有开关电感单元的电感磁集成Buck变换器

为了提高传统Buck变换器的降压能力、降低二极管电压应力及减小变换器损耗,将开关电感应用传统Buck变换器中,提出了一种具有开关电感的电感集成Buck变换器。利用开关电感替代传统Buck变换器中的储能电感,并对开关电感进行了耦合集成。分析了变换器的工作模态,推导得到了变换器电压增益表达式,研究了电感串联等效电阻对变换器电压增益影响,并分析了二极管电压应力与电感电流纹波的大小。与传统Buck变换器相比,具有开关电感的电感集成Buck变换器的电压增益、二极管电压应力和电感电流纹波都减小到传统的1/(2-D)倍。样机实验结果验证了理论分析的正确性,表明具有开关电感的电感集成Buck变换器具有优良的综合性能。     

电压源换流器的高压取能电源设计

介绍了电压源换流器(VSC)的高压输入取能电源的需求,提出了满足3 300 V电压等级的双管反激式高压输入取能电源的设计方法,通过实验和工程应用证明了设计的高压输入取能电源具有输入电压范围宽、启动冲击电流和损耗小、性能可靠等优点,完全满足VSC的子功率模块供电要求。     

矩阵变换器输入功率因数可调时的换流控制策略

矩阵变换器的电压型两步换流策略具有换流过程快,开关损耗小,不受运行工况影响,控制系统结构简单等优点。针对该方法在输入电压换区间时易发生短路的现象,一些文献提出了一种带有过渡区间的电压型两步换流策略,较好地解决了矩阵变换器在较大功率输出条件下的换流问题,但是该方法只适用于输入功率因数为1附近的情况,当输入功率因数变化较大时,系统仍会发生短路问题。为此,本文在具体分析换流过程的基础上,提出了适用于输入功率因数可调时的换流方法,在过渡区间内通过判断电压的相对大小,使用换序法将大压差电压调整至调制顺序的中间,避免了换流时可能出现的短路现象,进一步完善电压型两步换流策略。最后,仿真和实验结果表明本文所提出的改进策略是正确可行的。     

基于Zeta和SuperBuck的航天用非隔离三端口变换器

基于Zeta变换器和Super Buck变换器,构造了一种新颖的航天用三端口非隔离变换器。构造的拓扑可以实现光伏、负载和蓄电池之间能量相互流动,避开了Buck-Boost输出负电压问题,同时Zeta和Super Buck共用了双电感,提高了效率。分析各个模式的增益特性并设计了基于跨导分域控制和最大功率跟踪控制竞争的控制策略,通过PLECS仿真证明了控制策略的有效性。最后,基于TMS320F28335搭建了一台400W样机,实现了对该拓扑的数字控制并验证了拓扑的可行性。