一种多相交错并联磁耦合双向直流变换器效率优化策略

双向DC/DC变换器普遍存在轻载效率偏低的问题,针对这一难题提出了变换器最优工作相数控制策略,即根据负载的减小程度,适当减少工作相数,以消除未工作相的所有损耗,提高变换器轻载效率。分析变换器轻载时损耗,推导出效率计算公式。针对轻载减少工作相数会引起总输出电流纹波恶化的问题,提出采用交错并联磁集成技术,将四个分立电感集成为两个耦合电感以减小电感开关器件的相电流纹波,降低损耗,并结合移相控制和滤波电容设计进一步消除轻载切相后输出纹波增大的影响,最大程度降低其轻载工作损耗,实现变换器全负载范围高效率运行。仿真和实验证明所提出的轻载效率优化策略的正确性及移相加磁集成最优工作相数控制策略的有效性。     

交错并联Buck变换器轻载效率的优化设计

为了提高交错并联Buck变换器的轻载效率,在之前通道控制的基础上,提出了轮换型通道控制方案。当变换器工作在满载时,采用PWM控制方式;当变换器工作在轻载时,采用PFM控制方式,减少了因某一通道开关器件长期工作所带来的老化效应,使得变换器在全负载范围内具有更高的效率。以4相交错并联Buck变换器为例,通过仿真和实验验证了理论分析的可行性。     

一种新型交错并联Boost-Flyback直流升压变换器

光伏/燃料电池发电系统的前级输出电压低,为提高输出电压通常需要高升压比直流变换器。针对这一问题,提出了一种新的交错并联Boost-Flyback变换器(interleaved Boost-Flyback converter,IBFC)。该变换器采用Boost与Flyback变换器交错并联的方式来减小输入输出纹波,并利用Flyback变换器的变压器匝比来获得较高的电压增益。Flyback变换器的变压器主边通过电容与输出端相连接,可将输入侧漏感能量转移到输出,减小了漏感损耗。变换器中间的储能电容极大减小了开关管的电压应力,进一步提高了转换效率。分析了IBFC的各种工作状态,推导了各元件的电压应力。实验结果验证了变换器的可行性。     

直流供电交错并联双向DC/DC变换器切换控制策略

分布式可再生能源的推广应用、节能减排的需求以及用户终端负荷特性的变化,给传统交流供电带来了巨大挑战,直流供电因其强大的节能优势受到广泛关注。作为直流供电系统的关键组成部分,DC/DC变换器对稳定性有较高的要求。目前变换器普遍采用小信号建模,建模精度不高,在面临大的扰动时系统可能变得不稳定。文中基于切换系统理论,提出一种储能交错并联双向DC/DC变换器的切换控制方法,直接对系统进行大信号建模,建模精度高。首先选取系统储能函数作为共同的Lyapunov函数并设计最优切换率,然后分析了该切换率条件下系统在切换平衡点处的稳定性,最后在Matlab中进行了仿真,搭建了基于SiC MOSFET的双向DC/DC变换器样机进行验证。实验验证了该切换控制策略的有效性。     

一种ZVZCS交错并联Boost变换器

提出了一种ZVZCS交错并联Boost变换器。在所提辅助电路的帮助下所有开关管均实现了零电压关断,同时变换器通过电感电流断续导通模式使得所有开关管均实现了零电流导通,各个二极管也均实现了零电流关断,显著降低了由开关管和二极管引起的损耗,变换器整体的工作效率得到了提高。最后,对所提变换器的工作原理及性能特点进行了详细分析,并通过搭建输出功率为200 W的实验样机对理论分析进行了实验验证。     

基于通道控制下交错并联Buck变换器最佳换相点的研究

针对N相交错并联双向DC/DC变换器的提高轻载效率这一困难问题,提出了具有普遍适用性的功率损耗计算公式,目的是在轻载情况下减小功率损耗,提高效率。本文以交错并联Buck变换器为例,分析变换器的各部分损耗,得到变换器各部分损耗的推导公式,总结出各部分损耗与负载电流的关系;对N相交错并联Buck变换器在其全负载情况下的导通通道数进行最优化调整,从而得到使损耗达到最小化的条件,进而确定N相交错并联Buck变换器在通道控制下各切相点阈值电流的取值(最佳换相点),有效地提高了变换器的效率,扩宽了高效运行区间。     

一种三电平交错并联Boost变换器

重点研究了交错并联三电平Boost变换器,提出了一种新型的三电平交错并联Boost变换器拓扑.文中详细介绍了其原理及工作过程,并进行了仿真研究.最后,设计了一台1kW三电平交错并联Boost变换器的样机.实验表明,理论分析与实验结果相一致,Boost的主开关管实现了零电流导通,二极管的反向恢复电流带来的能量损耗近似为零.相对于传统Boost电路,其电感的尺寸大大减小,并且可以使用低耐压功率开关管.     

一种交错并联双向DC/DC变换器仿真的研究

本文提出了一种用于机电制动/发电能量循环利用的双向DC/DC变换器。该变换器不仅增益比高,而且利用了交错并联技术,电流和电压纹波明显减少。通过仿真分析证明了这种变换器的有效性。     

多相堆叠交错并联制氢变换器控制策略与特性分析

制氢变换器的效率和输出纹波等指标在氢能应用中至关重要。多相交错并联Buck变换器（MPIBC）输出纹波的减小需要以增加并联支路、开关频率和滤波电感为代价,这将导致成本和损耗的提高。为此该文提出多相堆叠交错并联Buck变换器（MPSIBC）,MPSIBC在MPIBC基础上增加纹波补偿并联支路。补偿支路采用具有补偿特性的PWM控制,输出交流电流与MPIBC输出电流纹波波形互补。MPSIBC利用输出补偿思想使得变换器输出纹波的消除不依赖开关频率等因素。该文从理论上对MPSIBC拓扑和纹波补偿原理进行了分析,并通过PSIM仿真和实验进行了验证,结果表明MPSIBC具有显著纹波抑制效果的同时可有效降低开关频率和滤波电感。     

一种新型交错并联ZVS电流型推挽变换器

电流型推挽变换器适用于低压输入高压输出场合,但传统拓扑结构功率管工作在硬开关状态,开关损耗大、电压应力高,所需变压器匝比大。文中提出了一种新型的交错并联零电压开关(ZVS)电流型推挽变换器。所提出结构在传统拓扑基础上只需增加一个简单的箝位支路即可实现所有功率管的ZVS开通,箝位电路可有效吸收变压器漏感能量,输入并联输出串联结构可以减小原边功率管的电流应力、副边二极管的电压应力、滤波器的大小及变压器匝比。文中详细讨论了所提出变换器的工作原理、关键设计,搭建了一台800 W原理样机验证了所提拓扑的有效性。     

储能用悬浮交错双向DC/DC变换器

本文提出将单向悬浮交错Boost变换器扩展到双向工作模式,得到可用于储能系统的悬浮交错双向DC/DC变换器FIBDC（floating interleaved bi-directional converter）。详细分析了该变换器在双向模式下的工作过程,推导出电压增益、功率器件承受的电压应力以及电流纹波表达式,采用共同占空比交错控制策略实现了工作电压稳定和内部子单元平衡。最后通过仿真和实验对该变换器的性能及控制策略进行验证。该变换器具有输入输出电流纹波小、电压增益高、开关管应力低以及可多相扩展等优点,适用于高压大功率场合。     

适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联Boost变换器

设计了一种适用于激光器脉冲驱动系统的低纹波交错并联boost变换器,采用多路交错并联结构有效降低了系统重载下的输出电压纹波,理论空载最大输出电压120 V,最大输出功率119.2 W,重载下电压纹波低于5 mV。分析了交错并联Boost变换器的并联路数和每路电感放电时间间隔等参数对输出电压纹波的影响,并提出利用单路Boost变换器输出参数估算多路电压纹波的方法,可为交错并联Boost变换器并联路数的确定提供依据。     

一种高增益交错并联Boost-flyback变换器

交错并联Boost变换器具有低输入纹波电流、低输出纹波电压等优点,在新能源发电并网领域得到广泛应用。在交错并联Boost直流变换器电路拓扑的基础上,引入倍压单元和耦合电感反激电路单元,提出一种高升压增益DC/DC变换器。该变换器进一步提升电压增益,避免了极限占空比。利用倍压电容有效地吸收了漏感能量并传递至负载,抑制了开关管两端存在的电压尖峰,降低了开关管应力,因此可选取低电压等级导通电阻较小的MOSFET,且无需额外的吸收电路,降低了器件成本,提高了变换器效率。详细分析了变换器的工作原理与特性,进行了理论公式推导,分析了该变换器的器件应力及电路损耗,并通过制作一台100 W的实验样机证明了理论推导的正确性。     

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。     

三相交错式双向DC/DC储能变流器的研究

大功率双向DC/DC变流器是电力储能系统的重要环节,三相交错技术的引入克服了传统单相DC/DC变流器的缺点。实验结果表明,三相交错式双向DC/DC变流器应用于电力储能系统能获得较好的电压、电流波形,为电网及储能系统的安全稳定运行提供了保障。     

两并联双向DC/DC变换器的滑模变结构控制

针对电动汽车驱动与充电一体化系统,设计了一种两相并联交互式双向DC/DC变换器,降低了电感设计难度,减小了重量与体积,提高了系统的可靠性。分析了该变换器工作原理,提出一种基于比例积分(PI)控制器的恒频滑模变结构双闭环控制策略,实现了自动跟踪参考电压值、单元半桥电路电感电流间均流的目的,给出了该变换器的变结构模型,运用等效控制原理分析滑模变结构控制(SMC)的存在和稳定条件,采用基于给定三角波(RTW)环路的SMC方式使变换器在定开关频率下运行。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

DC/DC变换器无均流线均流控制方法

对DC／DC变换器无均流线均流控制方法进行了研究。利用变换器输出端传递的交流信号来实现均流控制具有其它均流控制方法所不具备的优点。非常适用于大量模块并联时的均流控制。对采用这种均流控制的并联电源系统进行了介绍，并对均流控制方法的基本原理进行了详细的分析。为验证这种控制方法，对采用3个模块的并联系统进行了仿真试验。     

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。