一种无源无损吸收的交错并联Buck电路

针对传统单相高压大功率Buck变换器中由于线路寄生参数和器件非理想特性的影响,在功率开关管两端会产生过高电压尖峰的缺点,提出一种无源无损吸收的交错并联Buck电路.详细分析了该变换器的工作原理,通过仿真与实验进行验证,结果表明该变换器能够在不增加额外损耗的前提下有效抑制电压尖峰,同时可以增大纹波频率和减小输出电流纹波,降低对滤波电感和滤波电容的要求,提高变换器的功率密度.     

倍流整流三电平零电压软开关三相高功率因数整流器

提出一种新型的具有倍流整流的三电平零电压软开关三相高功率因数AC/DC变换器电路,该电路入端电感电流工作在DCM方式,以便实现高功率因数,输出滤波电感工作在CCM方式.与普通零电压三电平变换器比较,该电路在整个负载范围内更易实现功率管的零电压开关,无占空比丢失和二次侧电压尖峰.本文分析了电路工作原理,给出了高功率因数与电路参数的关系曲线,推导了电压增益公式和入端电感与输出滤波电感的设计公式,最后给出了实验结果.     

PWMBuck变换器的起动过程

本文通过建立变换器中电感电流包络的微分方程,对电感电流连续工作模式下的闭环PWM Buck开关变换器的起动过程进行了研究。在连续导电模式下,变换器在起动时输出电压有时会出现振荡和过冲现象。文中推导出了存在振荡和过冲现象的条件、振荡频率、过冲电压的发生时刻和过冲电压的最大值。最后采用PSPICE仿真验证了理论分析的正确性。     

反激式变换器的能量传输与电路状态分析

结合能量传输和电路分析方法,详细分析了反激式变换器在电压电流不连续模式(DCM)和电压电流连续模式(CCM)下的能量与电路状态以及影响输出功率的因素.研究分析表明,工作于CCM模式下的变换器存在能量反馈特性,在一定程度上影响变换器的电路参数.DCM和CCM模式下通过减小变压器的初级电感量或降低开关频率,可以获得较人的电感储能使输出功率增加.试验测量结果证明上述分析是正确的.     

设计内部本质安全型Boost变换器电感的设计

分析了Boost变换器工作于连续导电模式（CCM）和不连续导电模式（DCM）时的峰值电感电流.指出在给定开关频率、输入和输出电压时,变换器工作在CCM下的最大峰值电感电流就是该变换器在整个负载范围内工作时的最大电感电流,并将其与最小点燃电流相比较作为变换器在该工作模式下内部电感本质安全的判断依据.文中给出了实例,仿真结果验证了理论分析的正确性.     

内部本质安全型Boost变换器电感的设计

分析了Boost变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)时的峰值电感电流。指出在给定开关频率、输入和输出电压时,变换器工作在CCM下的最大峰值电感电流就是该变换器在整个负载范围内工作时的最大电感电流,并将其与最小点燃电流相比较作为变换器在该工作模式下内部电感本质安全的判断依据。文中给出了实例,仿真结果验证了理论分析的正确性。     

三相单级全桥PFC变换器输入电流死区分析与补偿

研究一种三相单级全桥结构功率因数校正(PFC)变换器,该变换器工作于电感电流断续模式(DCM),可同时实现PFC、输入/输出侧电气隔离以及输出电压调节.通过对该变换器理想和非理想条件下等效电路的分析,发现由于主电路中各开关管和二极管存在导通压降,当输入电压低于主电路压降时,导通相电流将出现死区,该死区随着输入电压幅值的降低而增大.结合电路的工作原理,提出了一种抑制电流死区的补偿电路.补偿电路由6个小功率开关管和电阻构成,通过相应的控制策略,当输入电压最小的一相电压低于主电路压降时.该相电流通过补偿电路构成回路,消除电流死区.仿真与实验结果证明了理论分析的正确性.     

Buck DC/DC变换器的输出纹波电压分析及其应用

为使Buck变换器以较小的电感达到期望的输出纹波电压指标并满足本质安全要求,在输入电压?负载构成的平面上,按电感的取值将Buck变换器划分成四个工作区域,求出其在各个区域的输出纹波电压极大值;指出在变换器输出电流最大的情况下,如果电感的取值使得变换器在输入电压最低时处于连续导电模式(CCM),而在输入电压最高时处于不连续导电模式(DCM),则输出纹波电压极大值最高;最小负载电阻和最高输入电压所对应的CCM和DCM的临界电感,即为整个工作范围内使输出纹波电压极大值最低的最小电感.实验结果验证了理论分析的正确性.     

一种改进的电压跟随PFC Cuk AC／DC变换器

提出了一种改进的电压跟随PFC Cuk AC/DC变换器,其输入电感工作在不连续导电模式（DCM）,从而实现功率因数校正（PFC）功能。在本电路中,采用由两个储能电容组成的开关电容网,从而使电容的电压应力减小,并且提高了变换器的功率因数校正能力,其输出电感工作在连续导电模式（CCM）,从而降低了器件的应力,同时减小了开关损耗和输出电流波纹。论述了输入电感工作在DCM模式的Cuk变换器的功率因数校正能力及所提出的电路的工作原理;推导出了其输入与输出电感工作的临界条件,MATLAB仿真与实验结果证实了理论分析的正确性。     

Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

分析了Boost变换器在开关关断期间的能量传输模式，根据流经电感的最小电流与输出电流的比较，将其分为完全电感供能模式（CISM）和不完全电感供能模式（IISM），得出了CISM和IISM的临界电感和临界条件。指出工作在连续导电模式（CCM）的Boost变换器，既可能工作在CISM也可能工作在IISM；而在不连续导电模式（DCM）的Boost变换器，必定工作在IISM。指出对于给定负载、电容和开关频率的Boost DC-DC变换器，CCM-CISM模式的输出纹波电压最小且与电感无关；CCM-IISM模式的输出纹波电压较大且随电感减小而增大；DCM模式的输出纹波电压最大且亦随电感减小而增大；CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感。文中给出了实例，并用实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

同步整流Buck变换器断续工作模式建模分析

作者运用能量守恒原理 ,考虑电感电流的纹波和开关器件的导通损耗 ,把非理想功率开关等效为理想开关与开通电阻的串联 ,理想开关由受控源替代 ,推导了同步整流Buck变换器在断续工作模式下的大信号平均模型、DC和小信号电路模型 ,导出了开环传递函数 ,进行了计算机仿真分析 ,结果令人满意。该建模分析方法的优点是考虑了电感电流的纹波和变换器的寄生电阻 ,模型直观、物理意义清晰 ,具有实用价值     

开关DC-DC变换器电容电流脉冲序列控制

提出一种电容电流脉冲序列(CC-PT)控制技术。与传统脉冲序列(PT)控制技术不同,CC-PT控制技术通过采样电容电流与预设高、低基准电流比较,得到两组频率相同、占空比变化的高、低功率控制脉冲。以CC-PT控制Buck变换器为例,阐述了其工作原理,分析了其控制特性。理论分析与实验结果表明,CC-PT控制技术采用电容电流作为内环反馈,限制了电感电流纹波的变化范围,有效抑制了低频振荡,减小了变换器输出电压纹波。实验结果表明,CC-PT控制连续导电模式(CCM)开关变换器同样具有PT控制瞬态响应速度快的优点,且具有比PT优越的稳态特性。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

一种双电感结构的LLC谐振型PFCAC-DC变换器

传统的AC-DC电源多采用二极管整流,由于大滤波电容和不控器件的存在,造成电路本身功率因数较低,且会对电网侧产生严重的谐波污染。一般方法多采用再级联一级功率因数校正(PFC)电路,来解决谐波污染和功率因数较低的问题,但由此增加了电路级数,增加了电路结构和控制的复杂度,降低了电路的效率。研究了一种基于双电感结构的具有PFC功能的LLC谐振型AC-DC变换电路,单级电路可以实现高功率因数能量变换,提高了电路传输效率。该电路不仅实现了传统LLC谐振变换,保证开关管以软开关方式工作,而且采用双电感结构的PFC电路,运用并联交错技术,较好地克服了电流断续型PFC电路输入电流谐波畸变较大的问题。对该电路拓扑进行了理论分析和仿真研究,实验验证了该电路拓扑的可行性。     

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。     

储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响

相比于断续导电模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器,输入电感L1和储能电感L_2均工作于DCM的二次型Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,但其功率因数(PF)较低。首先分析了电感L1工作于DCM的二次型Boost PFC变换器PF值表达式,指出可通过适当增大变换器中间电容电压VC1以提高PF值。其次,研究了电感L_2取值对中间电容电压及其电压纹波的影响。研究结果表明,当L_2工作于DCM时,可以通过设置较大的电感L_2/L1比值,以实现变换器更高的功率因数和更低的输出电压纹波。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

应用于塑料薄膜表面处理的电压源谐振变换器放电波形研究

电压源谐振变换器广泛应用于介质阻挡放电薄膜表面处理领域,其放电波形是影响薄膜表面处理效果的重要因素。首先分别对连续电流模式和断续电流模式下的电压源谐振变换器进行时域解析,证明了断续电流模式下放电电流波形能独立于功率而自由调节,而连续电流模式下放电电流波形与功率耦合而无法独立调节。然后以此为基础,设计并搭建了2台连续电流模式和断续电流模式的350 W/30 k Hz变换器样机,对双轴向聚丙烯、流延聚丙烯和聚酯三种材料样品进行了表面处理和效果对比。结果表明:在相同功率和频率下,与连续电流模式相比,断续电流模式中谐振电感越小,放电脉宽越窄,峰值电流越大,塑料薄膜的表面接触角越小,处理效果越好;断续电流模式下减小谐振电感可缩短放电脉宽,使得达到相同表面处理效果所需功率越小,实现了节能目的。     

电压型SEPIC变换器中的分岔行为与低频振荡现象分析

导出了电压型SEPIC变换器的频闪映射方程,采用数值模拟、非线性动力学理论分析和电路实验的方法研究了系统中的低频不稳定现象,并对不稳定区域中的非线性行为(如准周期分岔、锁相极限环)进行了分析,揭示了低频振荡的特征、振荡周期的变化规律及低频振荡产生的物理机理.结果表明,随着控制器参数的增大,变换器由原来单一的CCM工作模态转化为在CCM和DCM之间间歇性切换的工作模态,是导致系统周期1不动点失稳和系统产生低频振荡的主要原因;低频振荡的出现反映出系统发生了亚临界Hopf分岔;低频振荡周期等于锁相周期态的周期数与锯齿波调制周期的乘积,符合Farey原理.