CCVM-DCVM边界模式定频LCC谐振变换器设计

定频LCC谐振变换器具有传统变频LCC谐振变换器软开关工作、EMI干扰小等优点,显著降低了磁性元件与EMI滤波器的设计难度。但定频LCC谐振变换器存在软开关条件丢失、谐振元件与开关元件电压电流应力大等问题。此外,对于定频LCC谐振变换器,目前还缺乏较好的参数设计方法。针对以上问题,通过定频LCC谐振变换器的功率分析,提出了一种工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计方法。该方法在保证变换器软开关工作条件的同时,有效降低了定频LCC谐振变换器中谐振元件与开关元件的电压电流应力。分析了定频LCC谐振变换器工作模态,采用基波近似法建立了LCC谐振变换器等效电路模型,得到了LCC谐振变换器的软开关实现条件。在此基础上,通过变换器的功率分析,得到了变换器元件参数与谐振元件功率的关系,给出了工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计过程。最后,通过仿真与实验验证了理论分析与参数设计方案的有效性。     

C-filter LCC断续工作模式逆变桥损耗分析

工作于谐振电流断续模式(DCM)的容性滤波LCC谐振变换器易实现软开关,能可靠高效地工作。同时,它具有优良的调压特性,拓扑上无需输出滤波电感,适用于高压大功率场合。然而,目前缺少开关管损耗的分析和计算方法,导致工程上难以实现可靠的系统热设计。针对工作于DCM下的容性滤波LCC谐振变换器,进行了逆变桥部分的开关管损耗分析。利用谐振电流的封闭表达式及开关管的特性数据,得到了开关管损耗的理论计算方法。最后,以一个输出指标为直流3.6 kV/0.3 A的谐振变换器为例,给出了逆变桥IGBT的理论计算和实验测量损耗结果,验证了理论计算的有正确性。     

一种多模式复合调制的L-R型LCC谐振变换器

提出一种多模式复合调制的线性-谐振(L-R)型LCC谐振变换器.该变换器根据Boost调制的思路,结合传统LCC谐振变换器,实现了电感电流线性-谐振型变化的转换,具有全负载范围的软开关特性.在复合调制方式下,变换器能实现3种工作模式的互相转换以适应宽输出电压和负载变化范围的应用场合,解决了传统LCC谐振变换器在轻载条件...     

高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响

高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而,高压变压器寄生电容的存在,使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式(discontinuous current mode,DCM)的串联谐振变换器特性的影响,这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后,串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理,得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现,随着等效电压增益的增加,DCM LCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变,临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知,第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率,是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考,特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。     

DCMLCC谐振变换器优化控制的数字化实现

基于断续模式串并联(Discontinuous Current Mode LCC,简称DCM LCC)谐振变换器的数学模型,提出了LCC谐振变换器在DCM下的优化控制方法的数字化控制程序实现,使原来断续的谐振电流达到了临界断续的工作模态。根据LCC谐振变换器数学模型中关于临界断续频率的公式,利用现代高速数字化控制芯片,实时采样电路的运行状态,在此基础上以临界断续频率为上限,调整电路工作频率,实现了优化控制方式下的调频调压。在搭建的实验样机上完成了优化控制方式的实验,其结果验证了控制方法的可行性。     

基于非整周期模式串联谐振变换器控制技术

针对整周期脉冲密度控制串联谐振变换器输出功率效率低、负载输出电流纹波和偏置电流大的问题,详细分析了基于负载电流控制串联谐振变换器的动态模型及内部运行特点,给出了基于非整周期模式控制下负载电流和电压的状态表达式,提出了基于负载电流的非整周期控制串联谐振变换器的方法。通过比较输出负载电压值和输出负载电流与指令电流运算后的误差,控制谐振变换器分别运行在输出功率状态、自由谐振状态和再生状态3种模式。仿真和实验结果表明了该方法的可行性和有效性。     

大功率高压LCC谐振电源重要参数研究与设计

LCC谐振变换器克服了单一的串联谐振变换器(SRC)或并联谐振变换器(PRC)的缺点,同时具备二者优点,还具有很多传统谐振变换器以外的优点,如较小开关频率范围实现宽线性和负载调制,同时能保持很好的效率,实现全调频范围内的软开关。这些优点让LCC谐振变换器十分适合大功率高压电源。针对大功率高压电源中的LCC谐振变换器参数提出详细的分析和设计过程,并通过Saber仿真进行验证分析。     

大功率高压LCC谐振电源重要参数研究与设计

LCC谐振变换器克服了单一的串联谐振变换器(SRC)或并联谐振变换器(PRC)的缺点,同时具备二者优点。还具有很多传统谐振变换器以外的优点,如较小开关频率范围实现宽线性和负载调制,同时能保持很好的效率,实现全调频范围内的软开关。这些优点让LCC谐振变换器十分适合大功率高压电源。针对大功率高压电源中的LCC谐振变换器参数提出详细的分析和设计过程,并通过Saber仿真进行验证分析。     

电除尘高压电源LCC变换器电流断续模式分析

为了克服串联谐振、并联谐振及LCC串并联谐振连续模式应用于高压大功率静电除尘电源方面的不足,采用LCC串并联电流断续模式进行设计。基于断续电流模式下的电路模型,采用时域状态法对串并联谐振变换器工作方式进行分析和数学描述,推导得出了变换器特性解析表达式,探讨了串并联电容比值对变换器输出电压的影响,深入研究了电流断续电流模式下变换器的电压增益以及效率特性。结果表明:电流断续工作模式实现了开关管的全时零电流开通及零电流/零电压关断;增加串并联电容的比值m,可以增大输出电压,但会降低效率;在一定的范围内增大开关频率可增大电压基准增益进而提高效率。仿真及样机实验表明:所做理论分析正确,将采用电流断续工作模式的LCC变换器在应用于电除尘高压大功率电源可行。     

电流型LCC谐振变换器EDM电源的研究

电火花加工(EDM)是一个复杂的过程,加工过程要在击穿延迟、火花放电、消电离三种状态间快速变换,因此对EDM电源设计的要求比较高。LCC谐振变换器综合了串、并联谐振变换器的特点,当开关频率大于谐振频率时,表现出恒流源特性,适合于类似 EDM电源负载多变和加工电流恒定的要求。本文分析了LCC谐振变换器的工作原理,在仿真基础上设计了一台峰值电流为20A的 EDM电源原理样机,仿真和实验结果验证了LCC谐振变换器加工电流具有很好的动态特性及电流恒定特性,验证了参数设计的正确性。     

高效率CLL谐振变换器的分析与设计

阐述了CLL谐振变换器的工作原理,该变换器能在全负载范围内实现开关管的零电压开关(ZVS)和次级整流二极管的零电流开关(ZCS),降低了开关管的开关损耗,消除了二极管的反向恢复损耗。与传统LLC谐振变换器相比,CLL谐振电路网络中并联谐振电感上的电压随负载减小而减小,流过并联谐振电感上的电流也因此减小,从而减小了轻载时的环流损耗,改善了轻载效率。采用基波近似(FHA)分析方法分析CLL谐振变换器,得到该变换器的直流增益特性,并给出变换器关键参数的设计原则。通过实验验证了理论分析的正确性。     

LCC谐振变换器宽输出电压范围参数设计

LCC谐振变换器拓扑适用于航空航天高压大功率场合,而LCC谐振变换器输出电压在宽范围变化,使得谐振网络参数设计困难。在此,使用基波有效值分析法得到谐振变换器的交流等效电路,并提出谐振变换器宽输出条件下的参数优化设计方法,实现LCC谐振变换器在全负载范围内实现功率管的零电压开通和二极管的零电流关断。最后,设计一台输出电压范围在400～800 V变化样机,采用变频控制策略验证了所提宽输出范围谐振网络参数设计方法的正确性。     

辅助谐振换流极移相控制LCC谐振变换器

恒定频率移相控制LCC谐振变换器开关频率固定,有利于磁性元件的优化设计。但轻载工作时,LCC谐振变换器的滞后桥臂开关管很难实现软开关,开关损耗大、轻载效率低。针对该问题,提出了辅助谐振换流极(ARCP)LCC谐振变换器。轻载时,ARCP电路投入工作,实现了主电路开关管全负载范围的零电压开关(ZVS)导通,降低了变换器的开关损耗。通过移相控制LCC谐振变换器的原理分析,给出了LCC变换器的ZVS工作范围,确定了ARCP电路的投切条件。400V输入、48V/1kW输出样机的实验结果验证了理论分析的正确性。     

自持移相LCC谐振变换器稳态分析及参数设计

采用单电容滤波器的自持移相LCC谐振变换器能够在全负载范围内实现软开关,但非线性特性显著,增加了分析与设计难度。基于改进基波近似法将高频变压器、副边整流器及输出滤波电容作为一个整体等效为一个复数阻抗的形式,建立了自持移相LCC谐振变换器的等效电路模型。分析了电压增益、谐振电流峰值、软开关区域等稳态特性。指出了输入阻抗角、副边整流关断角和谐振电容比等关键电路参数对变换器稳态特性的影响以及设计原则,并提出一种限定输入阻抗角的参数设计方法。实验结果验证了理论分析及参数设计的正确性。     

LCC谐振变换器非对称移相控制及效率优化方法

提出一种LCC谐振变换器的非对称移相控制方法。该方法采用PWM移相混合调制方式,有两个控制变量,实现了更高的控制自由度。分析LCC谐振变换器的稳态特性,包括输出功率特性、软开关特性以及谐振电流特性。分析结果表明,不同的控制变量组合能够实现同一输出功率,但会导致软开关及谐振电流特性发生变化。在此基础上提出一种效率优化策略,使谐振变换器在输出功率不变的情况下谐振电流降至最低,同时保证了软开关的实现。所提出的方法能够进一步提升LCC谐振变换器的效率。通过仿真及1.9k W样机验证了理论分析及所提控制方法的可行性和有效性。     

低压大电流LCC谐振变换器研究

研究了倍流整流不对称半桥串并联谐振变换器,即LCC谐振变换器在低压大电流场合应用的可行性。在分析变换器工作模态的基础上,利用基波近似法(Fundamental Harmonic Approximation,简称FHA)建立了变换器的稳态模型,推导出直流增益表达式,依此表达式在MathCAD软件中绘制了不同负载下的输出电压-频率曲线,并根据曲线设计了实验参数。制作了一台输出为12V/1kW的样机,并给出了实验波形。实验结果表明,变换器在不同负载下均能实现软开关,证明LCC谐振变换器可以应用于低压大电流场合。     

多模式控制的反激变换器

针对全负载条件下反激变换器的转换效率问题,提出了一种多模式控制反激变换器。该变换器应用UC28600芯片,根据检测的反馈电压控制变换器自动工作在不同的模式,在重载时工作在准谐振软开关;在中载时工作在固定导通时间模式;在轻载和空载的情况下工作在绿色模式。实验结果表明:多模式控制的变换器在全负载下都具有较高的转换效率,适合使用于负载变化范围较大的场合。     

串并联谐振倍压变换器高压电源的设计与研究

为了满足高电压小电流特别是小体积的要求,设计了一种软开关变换器(串并联谐振倍压变换器)的技术方案。该变换器的优点在于利用谐振元件吸收了电路寄生参数,消除了电路寄生振荡。并实现开关管的零压开通。同时利用倍压整流技术,解决了传统高压电源方案中升压变压器升压倍数大、体积笨重、制作难度大的问题。与传统的串并联谐振变换器相比,该变换器采用容性滤波模式,使串并联谐振变换器在高压小电流的应用中得以实现。简要分析了该变换器在工作负载时的工作原理,并利用正弦交流法建立了系统数学模型,绘出了变换器的输出特性曲线图。提出了一种适用于LCC谐振倍压电路的参数设计方法。实验结果证明了该新型变换器原理和理论分析的正确性。     

一种LCC谐振变换器的参数设计方法

针对电容输出滤波LCC谐振变换器设计时预设阻抗角导致变换器效率较低的问题,分析了LCC谐振变换器死区时间、谐振阻抗角和损耗之间的关系,推导出满足软开关条件的最小阻抗角与死区时间,得到LCC谐振变换器阻抗角与死区时间的选择方法,并以此为基础提出了谐振网络参数设计方法,使变换器在满足软开关条件的同时,阻抗角最小,减小了变换...     

基于LCC谐振的高压充电电源研究与设计

研制了一种恒频恒导通时间控制方式的LCC串并联谐振变换器作为高压脉冲发生器的初级充电电源。通过分析电流断续模式(DCM)下工作过程,定量得出了DCM LCC变换器电压、电流、功率输出特性。利用仿真软件Pspice对LCC谐振电路工作过程和特性进行仿真分析,给出变换器设计依据。最后,搭建实验样机验证了设计的正确性。