一种单级高频AC/AC变换器的分析与设计

单级高频AC/AC变换器将工频交流输入电压变换为高频(一般大于100 k Hz)交流输出电压,主要由功率因数校正、高频谐振逆变两个功能单元构成。结合单级高频AC/AC变换器的性能分析结果,提出一种参数定量设计方法。首先分析设计的已知参数,再根据单级高频AC/AC变换器的性能要求,确定相关预设参数。然后根据上述已知及预设参数,对功率因数校正单元和高频谐振逆变单元进行详细的参数设计,还根据储能电容电压纹波大小的要求,确定储能电容的大小。最后给出具体设计实例,并进行实验验证,实验结果验证了该设计方法的正确性。由于单级高频AC/AC变换器的拓扑推导思路来源于单级功率因数校正器,该设计方法对单级功率因数校正器的设计具有借鉴意义。     

一种单级全桥高频谐振AC/AC变换器

单级高频谐振AC/AC变换器将工频交流输入电压变换为高频(一般大于100k Hz)交流输出电压,主要由功率因数校正、高频谐振逆变两个变换单元构成,可用于一种模块化多路输出LED驱动电源。该文提出了一种单级全桥高频谐振AC/AC变换器,对该变换器进行了拓扑推演,阐述了变换器的工作原理,对其性能进行了详细分析并根据性能要求确定了相关预设参数,再根据已知和预设参数,完成了主电路参数的定量设计,最后根据确定的参数搭建了一台额定输出功率为200W的实验样机并进行了相关实验验证,实验结果表明输入功率因数可达0.93,直流母线电容电压最高为440V,输出电压总谐波畸变率(totalharmonicsdistortion,THD)小于5%,满足实际应用要求。     

一种单级高频AC/AC变换器

在LCD背光源、隧道照明等大功率LED照明领域,LED驱动电源需实现功率因数校正、输入输出隔离、多路恒流输出功能。为此,该文提出一种包括高频AC/AC变换模块和高频AC/DC变换模块的模块化多路输出LED驱动电源,并主要研究一种输出为高频正弦交流电压的单级高频AC/AC变换器,其内部包括功率因数校正和高频DC/AC变换两个功率变换单元。首先对单级AC/AC变换器的拓扑进行推演,然后分析其工作原理及性能特点。由于功率因数校正单元的工作原理及性能特点在以前的文献中有详细介绍,该文主要描述高频DC/AC变换单元的工作原理,并采用基波分析法对其性能进行分析。最后搭建一台输出功率为100W的单级高频AC/AC变换器实验样机,实验结果表明:在额定输入输出条件下,功率因数达到0.94,直流母线电容电压在全输入输出范围内最高为440V,满足实际应用需求。     

一种适用于高压输出的软开关多谐振直流变流器

将倍压整流技术和LLC多谐振变流器结合起来,构造出倍压整流LLC多谐振变流器.该变流器的变压器结构简单,副边只需要一个绕组;输出电容电压应力是输出电压的一半,无需额外的均压电路;只需要两个整流二极管,二极管的电压应力等于输出电压,电流应力等于输出电流,所以该变流器非常适合用于高压输出中小功率的DC/DC电源.另外,该变流器的所有功率半导体器件都工作于软开关状态,所以适用于高频高功率密度的场合.详细分析了该变流器的工作原理,软开关过程,输出电容的自动均压机理,并给出了关键的参数设计方法,采用该变流器技术的500V输出直流电源的实验结果验证了以上分析的正确性,满载效率达92.3%.     

ISOP型直流变压器的谐振网络分析与设计

为实现低压器件在高压电能变换领域的应用,采用基于模块化ISOP(输入串联输出并联)拓扑的直流变压器技术方案,实现中压直流配电网和低压直流配电网之间电压等级变换和功率双向传输。直流变压器的子单元为全桥子模块拓扑结构,采用串联谐振软开关技术,半导体器件工作在ZVS(零电压开通)和近似ZCS(零电流关断)软开关工作状态,效率高,通过定频同步控制和合理的谐振参数设计,在负载动态变化时实现了输出电压稳定。设计并生产了一台500 kW,±10 kV/750 V直流变压器,试验验证了谐振网络理论分析和参数设计方法的正确性和可行性。     

一种新型正激式三电平逆变器

本文提出以正激变换器为基础的正激式三电平逆变器。该变换器电路结构由依次连接的输入高压直电源、三电平变换器、高频变压器、输出周波变换器、输出滤波器以及输出交流负载构成,具有高频电气隔离、电路拓扑简洁、两级功率变换（DC／HFAC／LFAC）、双向功率流、输出滤波器前端获得三电平低频电压波、负载适应能力强、适用于大功率变换场合等特点,能够将一种不稳定的高压直流电变换成稳定的正弦交流电压。和传统的正激式两电平逆变器进行比较,可以得出该逆变器能减小输出滤波电感、并能降低变换器主功率开关管电压应力的结论。同时,分析了该逆变器的工作原理,设计了控制策略,并通过仿真论证了该逆变器电压应力小、输出电压质量高等特点。     

基于CLLC谐振变换器的三级电源变换器单元设计

三级电源变换器因其具备丰富特性而备受青睐.介绍了一种单相三级电源变换器单元的主要设计过程,包括独立控制的输入整流器、中间隔离CLLC谐振变换器以及输出逆变器三个模块.整流及逆变模块均引入比例谐振控制,采用单极性倍频调制.CLLC谐振变换器高频工作实现了开关管的软开关.在Matlab/Simulink中搭建各个模块并集成为单元,进行了输入和输出电压均为220 VAC,隔离级直流电压500～400 V,传输功率为5 kW的仿真验证,可行性良好.这为后续进行单元级联仿真以满足不同应用场景的需要和用碳化硅器件进行单元样机的研制奠定了基础.     

400Hz软开关逆变器的研究

本文以单向电压源高频链逆变技术为基础设计了一种由直流变换环节和逆变环节两级级联组成的软开关1kVA／115V／400Hz单相正弦波逆变器。前级DC／DC直流变换环节采用双管正激电路,应用零电压转换谐振技术实现软开关;后级DC／AC逆变环节采用全桥电路,应用高频脉冲直流环节逆变技术实现软开关,克服了依靠辅助谐振网络实现软开关结构复杂、控制难度大的缺陷。最后在空载、阻性负载条件下对研制的小功率逆变器样机进行了实验。实验结果表明该逆变器两级变换环节基本上实现了开关器件的零电压开关,输出电压稳定,输出波形质量较高。     

电子束焊机用高压直流电源的研究

这里给出电子束在束腔内的运动方程并得出解,分析了其运动时的发散情况与加速电压性能间的关系.针对国内应用于电子束焊机的高压直流电源的发展现状,研制了一台基于串联谐振变换技术和多模块串联叠加技术的大功率高频高压直流电源的工程样机,此样机实现了输出电压连续可调和稳定的过流过压保护,以及开关管IGBT工作在软开关状态,有效减小...     

应用于电子束焊机的80kV/15kW高压直流电源的研究

给出电子束在束腔内的运动方程并求解,分析了电子束在束腔内运动时的发散情况与加速电压性能之间的关系.针对国内应用于电子束焊机的高压直流电源的发展现状,研制了基于串联谐振变换技术和多模块串联叠加技术的大功率高频高压直流电源的工程样机.此样机实现了输出电压连续可调和稳定的过流过压保护,以及开关管IGBT工作在软开关状态,有效...     

基于SOC的可调高压脉冲电源实现与控制

随着现代电力电子技术的不断进步,各种高精度的电子设备不断涌现,而这些设备的正常运行,都离不开电源系统的有效支持。本设计是基于紫外光电管测试系统而设计的一种高压脉冲电源,主要用于给紫外光电管系统供电,也可以用于给其他设备供电。利用SOC技术控制高频PWM调制来产生脉宽和频率可调的脉冲信号,用于对高压直流电源进行控制。经实践证明,在用户规定的频率范围内,其输出的脉冲电压幅度连续可调,电压调节方便、精度高,是一种稳定可靠的可调高压脉冲电源。     

基于DSP的数字化高压直流电源的研究

为得到完全可控的直流高压,便于绝缘材料的耐压实验研究,介绍了一种以数字信号处理器(DSP)为控制核心的数字化高压直流电源。主电路采用全桥移相并联谐振的方式,通过控制逆变电路前后桥臂的相位差对输出电压进行准确控制。利用数字光纤完成隔离与高压反馈信号的传输,用DSP进行采集和数字比例积分(PI)算法计算相位差,对输出电压实时跟踪。从控制电路到主电路,完整地介绍了整套系统的工作原理并给出了具体参数和实验结果。结果表明,此套电源系统使得输出电压的幅值、上升沿、下降沿和电压维持时间等可以任意调节,给耐压实验带来很大的便利。     

一种隔离80 kV大功率开关电源的设计

介绍了一台隔离80 kV,响应速度3 ms,最大输出功率90 kW脉冲工作开关电源的设计。为满足电源快速性和输出纹波要求,对主电路的拓扑结构进行了优化。应用高频变压器隔离80kV高压,分析了高频变压器漏感与占空比损失之间的关系,提出了高频变压器的直流等效电路。实验证明该电源能够稳定工作,电源性能都能满足设计要求。     

创新型的基于软开关的X射线电源系统

自动X射线检测(AXI)已经成为检测和评估复杂微机电系统(MEMS)和微光电子机械系统(MOEMS)的基本方法,在医疗、考古等领域也有了广泛应用,而稳定可靠高效的直流高压电源是AXI的核心组件。一般的高压直流电源为定值输出,它们在X射线管这样的宽负载变化范围下的稳态和暂态响应不能满足AXI的要求。基于AXI的需要,本文介绍了一种最新研制的可调高压电源,创新型的主电路拓扑结构由PFC(功率因数校正)模块、Buck模块、逆变电路、高频变压器和倍压电路组成。电源利用变压器的寄生参数谐振工作,利用软形状技术实现了ZCS低损耗。PFC模块能使此电源系统适用于国内外市场并且可减小对电网的谐波污染。电源的控制电路采用基于DSP的PI调解器,并基于RS232实现与PC的通信,从而实现本地控制和远程管理。     

基于PWM交流斩波的高压直流电源

本文提出了一种结构新颖的高压直流电源。该电源主要由两部分构成:交流斩波部分和12脉波整流部分。交流斩波器通过控制占空比方便地调节输出电压,而串联式的二极管12脉波整流器,则可得到高质量的高压直流。控制电路采样高压直流电压作为反馈,经PI调节器调节交流斩波器的占空比。仿真结果表明,该直流电源在输入及负载变化时,能够快速响应、输出稳定。实验结果证明了该方法的可行性。     

基于可编程控制器的试品控制电源研制

大容量试验室频繁开断各种类型断路器、负荷开关等高压电器,其高压电器控制电源系统要求提高交直流多种试验电压。且根据试品的不同,其电源容量要也不同。为此开发了一种基于PLC控制的试品电源控制系统,能够提供交流可调输出,直流充电模块和整流电源输出等功能。分析了试品电源对试验的影响,设计了电源系统及电源控制系统,编写了相应的PLC程序和人机界面程序。     

基于DSP 56F801的正弦波输出DC／AC电源

介绍了一个用于UPS和可再生能源的小功率DC/AC电源的设计。该电源由高频DC/DC环节和SPWM DC/AC环节组成。由UC3846控制的DC/DC环节采用具有变压器的推挽电路.实现低压直流到高压直流的变换并克服变压器的偏磁。基于MOTOROLA的DSP芯片56F801实现DC/AC环节的SPWM信号发生、输出交流电压调节和整个电源的监测和保护。该电源具有体积小,逆变效率高,波形质量好的优点。     

一种精确调光的LED电源设计

设计了一种输出电流精确可调的LED电源.系统功率变换部分由PFC和DC/DC两级组成,实现PWM控制输出恒定电流;设计了D/A转换电路和模拟调光电路,将PWM调光信号转换为线性调光电压,实现LED电源输出电流精确可调;采用ATmega8单片机设计了智能调光系统,可以接受RS485总线的调光指令实现256级调光.统测试表明,该电源系统在较大范围内输出电流精确可调,并具有故障检测功能,适合驱动大功率LED路灯、隧道灯.     

自动气象站多功能电源的设计

自动气象站是专业测量仪器,对电源的要求比较特殊,市面上通用型电源产品功能相对简单,不能满足配套需求。综合分析自动气象站对电源的需求,运用高频开关电源技术,设计并改进优化了环路电流取样方法,在大功率条件下使输出电压纹波限制在300 mW以下;运用DC/DC变换和精密的电流测量技术以及防雷技术,巧妙设计电流取样和逻辑控制电路,实现了电流电压精密测量、蓄电池充放电保护及雷电防护等功能。测试结果表明,电源在全量程功率范围内工作稳定,各项性能指标满足自动气象站配套要求。     

基于耦合电感的低纹波数字DC/DC电源

针对数字开关电源比模拟电源输出纹波大的问题,介绍了一种降低数字开关电源输出纹波的有效途径.利用耦合电感滤波网络,达剑低纹波的要求,同时不会破坏原开关电源的动态性能.基于AFS600混合信号FPGA搭建了数字DC/DC电源平台,实现了片上控制系统.实验证明,输出纹波得到了有效抑制,纹波降低了50%.