高效三相准单级PFC DC/DC变换器

提出了一种带三相PFC的准单级AC/DC变换器拓扑.该拓扑具有所有功率开关均为软开关,输出二极管电压应力低和输入输出滤波器小的特点.一个380VAC±30%输入、40～60VDC输出、整机效率为93%的6kW样机验证了该拓扑输入电流的谐波满足IEC61000-3-2 Class A标准.实验结果显示该拓扑具有成本低、体积小、重量轻、效率高以及安全可靠等特点.     

新型六开关两倍电压增益五电平逆变器

倍压多电平逆变拓扑具有自主升压和多电平输出的突出优点。提出了一种新型六开关两倍压增益五电平逆变拓扑，该拓扑由两个半桥单元和一个开关电容单元组成，通过载波层叠调制策略可以实现直流输入电源与电容器分时串并联运行，从而实现电路的自主升压和五电平输出电压波形。通过对比分析现有倍压多电平逆变拓扑，所提出的新型两倍压增益五电平逆变拓扑具有使用开关器件数量少、电压应力低、调制策略简单等优点。实验测试结果证明了所提五电平逆变拓扑在不同工况下的可行性与有效性。     

新颖的高效级联型多电平逆变器

为了克服多输入源级联型多电平逆变器的输出电平数不易扩展和基于开关电容的多电平逆变器效率不高的缺陷,提出了一种新颖的高效级联型多电平逆变器,并深入研究了该逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和储能电容的参数设计等关键技术.该电路拓扑是由开关电容网络、"T"型逆变桥和输出滤波器级联构成;该控制策略采用带输入电压前馈的输出电压瞬时值反馈单载波SPWM控制,通过控制开关电容网络中的功率开关STi和逆变桥调制度分别实现母线电压的抬升和输出电压的稳定;分析了该逆变器的低频工作状态,并推导出了逆变器的外特性曲线.设计并研制的500 VA 115 VDC/220 V50 Hz AC级联型七电平逆变器实验样机具有功率器件开关损耗小、变换效率高、输出电平数易于扩展等优点,证实了所提出电路拓扑和控制策略的可行性与有效性.     

不对称有源箝位软开关双管正激变流器

本文提出了一种不对称有源箝位软开关双管正激变流器，它不但克服了开关电压应力大的缺点，并且具有占空比可以大于50%的优点。因此，该拓扑十分适合在较高输入电压、较宽范围输入的场合应用。另外，该变流器的所有开关都实现了ZVS，使得变流器的转换效率得以提高，可以用于节能场合。本文对不对称有源箝位软开关双管正激拓扑的工作原理以及软开关的实现条件进行了详细的描述。最后通过实验证实了该拓扑的上述优点。     

新型交错并联反激变换器的研究

长久以来,单端反激变换器以其简单的电路拓扑应用于小功率场合,但其输入电流脉动大及开关管电压尖峰高的缺点限制了它的输出功率。本文提出一种新颖的交错并联反激变换器,交错的结构和箝位电容的引入使该变换器克服了传统的单端反激变换器的缺点,具有电路拓扑简单,元器件少,开关管关断电压尖峰小,输出功率较大,输入、输出电流脉动小,可靠性高等特点。文中详细分析了该变换器的工作原理,并给出了电路主要参数的选取依据。最后通过实验验证了理论分析的正确性。     

一种基于变压器串联和新型辅助网络的ZVS移相全桥变换器

为了适合高压输入、低压大电流输出场合的直-直变换,提出了一种基于变压器串联的移相全桥变换器,且在该拓扑上加入电压互补性辅助网络,利用该辅助网络对输入电压和负载电流的自适应能力实现开关管全负载范围的零电压开关.详细分析了该变换器的工作原理及特性,并对电路关键参数进行了设计.在此基础上,设计完成了一台1.4kW(28V/50A)、开关频率为100kHz的原理样机,实验结果验证了该种拓扑的优点.     

输入串联输出串联高增益Boost变换器

提出一种新颖的输入串联输出串联高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行详细分析。该拓扑是由两个完全一致的高增益子拓扑经过输入端串联输出端串联构成的。由于升压储能电容Cf1、Cf2的存在,使得新拓扑不仅具有较高的电压增益,而且当占空比大于或等于0.5时,还实现了电感电流的自动均流。与传统两相交错并联Boost变换器相比,新拓扑的双串联结构使得电感电流纹波、输入电流纹波、开关器件的电压应力得到降低。因此,新拓扑非常适合应用于低压输入、高压输出的场合(如燃料电池并网发电系统)。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

一种具有自动均压均流特性的组合式LLC谐振变换器

提出一种具有自动均压和均流特性的组合式LLC谐振变换器。该变换器拓扑基于多个LLC模块的ISOP结构,通过在变换器前级开关电容网络中加入飞跨电容实现各串联模块输入端电压的均衡,在不同模块的谐振槽中串联耦合电感实现各模块电流的均衡。该拓扑保持了传统LLC谐振变换器的高效率、软开关和低电磁干扰(EMI)等优良特性,且具有控制简单、系统可靠性高等优点,非常适用于高降压比、大功率输出场合。以两个LLC模块的组合式变换器为例,对该拓扑的均压和均流原理进行详细分析。最后,通过一台输入400~550V、输出48V/24A的实验室样机,对该拓扑的均压和均流效果进行实验验证。     

多路精密稳压电源的研究

在传统多路输出开关电源中,存在输出电压交叉调整率低和辅助回路稳压精度差的难题。针对此问题,详细分析了磁放大器稳压原理和基于磁放大技术的有源箝位正激变换器工作特性,提出了一种基于固定占空比、峰值控制模式、磁放大器调节的多路输出有源箝位软开关正激变换器。该拓扑电路具有成本低、结构简单、效率高、输出电压交叉调整率高的优点。研制了一台基于该技术的样机,开关频率为45 kHz,额定输入直流电压220 V,输出5 V/10 A和24 V/2 A的开关电源。该样机满载效率为88.9%,全负载范围内交叉调整率为0.5%,验证了该方案的合理性。     

一种低输入电流纹波高增益软开关DC-DC变换器

针对新能源发电系统输出电压低、电压稳定性差等问题，提出一种非隔离型低输入电流纹波高增益软开关直流变换器。该变换器结合有源钳位技术和耦合电感与二极管-电容倍压结构，提高了变换器的电压增益，降低了开关器件的电压应力。耦合电感自身漏感有效缓解二极管反向恢复问题，并通过有源钳位网络回收利用了漏感的能量，开关管无关断电压尖峰。利用耦合电感漏感，所有开关管均实现了零电压软开关，提高了变换器的效率。详细分析了变换器的拓扑结构与工作原理，并对电压增益、器件电压电流应力、软开关等电路性能进行了分析。最后，搭建了一台40 V输入、400 V输出、额定功率为160 W的试验样机，实验验证了该变换器具有低输入电流纹波、高电压增益、高变换效率和低电压应力等优点。     

一种基于桥式电路的单级PFC拓扑及控制方式研究

本文提出了一种基于桥式逆变电路的新型单级功率因数校正变换器的电路拓扑，分析了其工作原理及控制方式，研究了该电路拓扑的输入、输出性能指标与控制参数间的关系。通过对一台输出功率为1100W的通讯电源的设计与仿真分析表明：运用该电路拓扑的实验装置的功率因数较高，输入电流的总谐波畸变较低，输出电压纹波小，而且整个装置的效率也比较高。     

一种新型单级PFC拓扑及控制方式研究

提出了一种基于桥式逆变电路的新型单级功率因数校正变换器的电路拓扑。详细分析了其工作原理及控制方式;研究了该电路拓扑的输入、输出性能指标及其与控制参数之间的关系。通过对实验样机的设计和仿真分析表明,运用该电路拓扑的实验装置,其功率因数较高,输入电流的总谐波畸变较低,输出电压纹波小。     

一种新型单级PFC变换器的研究

提出了一种新型单级功率因数校正变换器的电路拓扑,分析了其工作原理。通过一台输出容量为600W的实验装置,研究了该电路拓扑的输入、输出性能指标。实验结果表明,应用该电路拓扑的实验装置,其功率因数较高,输入电流的总谐波畸变较低,输出电压纹波小,而且整个装置的效率也比较高。     

5kW全数字控制单级隔离型功率因数校正变换器的研究

针对工业界某些场合对高功率等级、严格的谐波标准和隔离等要求，提出一种新的结合主电路和全数字控制技术的解决方案。文章采用单级隔离型全桥拓扑结合BOOST型PFC的输入电感和RCD溃能式箝位作为主电路，融合全数字控制，对中大功率单级隔离PFC进行研究。文中分析了主电路工作原理，建立了小信号动态模型，并给出数字控制设计方法。变压器的加入，不仅提供隔离功能且大大拓展了此类PFC变换器的应用场合。文中采用的数字控制方案具有良好的动态响应特性和稳态调节特性，并成功解决了模拟控制引入的变压器偏磁现象。基于该文所提出的拓扑以及控制方案，制作了5kW输出功率且PFC工作频率为55kHz的样机，验证了该变换器的优良性能，满载功率因数达到0.994，效率超过92%。     

基于临界Buck-Boost的新型单级交直变换器

针对现有可高压输入单级交直变换器功率因数校正单元磁性器件数量偏多的问题,本文提出了一种基于临界Buck-Boost和LLC谐振电路的单级交直变换器,所提变换器在实现功率因数校正(PFC,power factor correction)的基础上,既保留了LLC谐振电路软开关的优良特性,又实现了开关管和Buck-Boost电感的磁集成。本文在详细分析所提变换器工作原理的基础上搭建了一台100 W的样机。其中,样机额定工作状态下功率因数(PF,power factor)值为0.974、总谐波失真(THD,total harmonic distortion)为17%、效率为90.6%,所得结果验证了所提变换器的优良特性。     

5KW全数字控制单级隔离型功率因数校正变换器的研究

针对当前工业界某些应用场合对高功率等级、严格的谐波标准以及输入输出隔离等要求,本文提出了一种新的结合主电路拓扑和全数字控制技术的解决方案。文章采用单级隔离型全桥结构结合传统BOOST型PFC的输入电感和RCD钳位作为主电路,并融合数字控制方案,对中大功率单级隔离型PFC进行研究。分析了主电路工作原理,建立了小信号动态模型,并详细分析了基于该模型的数字控制设计方法。提供输入输出电气隔离的变压器,允许输出可以在较大范围内调整,既可以高于输出电压也可以低于输出电压,此外允许多路输出方案。因此,变压器的加主大大拓展了此类PFC变换器的使用场合。采用的数字控制方案,同时具有良好的动态响应特性和稳态调节特性。优异的动态调节特性可成功解决模拟控制引入的变压器偏磁现象。基于本文所提出的拓扑以及控制方案,制作了5kW输出功率且开关频率为55kHz的样机,验证了该变换器的优良性能,满载功率因数达到0．994,效率超过92％。     

Cost-effective multi-pulse AC-DC converter with lower than 3% current THD

In this paper, a new multi-pulse clean power converter topology is presented with lower than 3% input current total harmonic distortion (THD). The topology is based on the combination of a 36-pulse converter and a pulse doubling circuit. The 36-pulse converter consists of a “polygon” autotransformer and two 18-pulse diode bridge rectifiers. Pulse doubling circuit consists of zero-sequence-blocking transformer (ZSBT) and tapped interphase transformer (IPT). The important advantage of the proposed AC-DC converter is considerable reduction in burdens of the magnetic parts with respect to the nominal load rating. It provides more economical solution to achieve harmonic mitigation in electric power systems as compared with other 72-pulse AC-DC converters. The simulation and experimental results show that the input current THD is less than 3% using the proposed topology. The results indicate a significant reduction in the total cost and volume of the proposed 72-pulse configuration in comparison with similar configurations. Also, it is shown that the proposed converter rating is about 44% of the DC load power.     

高功率因数软开关三相AC/DC变换器

把移相控制全桥变换技术用于三相AC/DC变换器的功率因数调整 ,将中线接至变换器 ,得到一种新型主电路拓扑结构 ,各功率管实现了软开关。利用Pspice对该结构进行了仿真 ,系统的功率因数约 0 98,实验表明这一结构是可行的     

基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器

提出一种基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器,由于其通过输入分压与LLC谐振电路的两个开关管各形成一个临界模式的Boost电路,实现了开关管的集成,降低了系统成本。同时Boost电路工作在临界模式,实现了功率因数校正作用,开关管的集成并没有改变LLC半桥谐振电路的软开关特性,降低了变换器中开关元件的损耗,在一定程度上提高了变换器效率。通过一100 W实验样机的实验验证可知,系统满载时功率因数高达0.975,总谐波失真(THD)为21.5%并满足IEC 63000—3—2的标准,效率为90.8%。     

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。