一端稳压一端稳流型软开关双向DC/DC变换器(Ⅰ)——电路原理和控制策略

提出了一种适合于高低压变换的软开关双向DC/DC变换器,该变换器为隔离Boost变换器和全桥变换器组合而成的电流-电压型拓扑.详细分析了能量双向流动和实现软开关的原理.提出一端稳压和一端稳流的控制策略,可实现能量双向流动的自由转换.采用一种启动电路,可抑制Boost模式启动时的冲击电流.     

一种新颖的变模态控制双向DC/DC变换器

以燃料电池电动车(FCEV)为应用背景,提出了一种新颖的变模态控制双向DC/DC变换器。变换器具有两种工作模式,可以根据能量流动方向自动选择对应的工作模式。能量正向流动时,采用脉冲宽度调制(PWM)方式,变换器等效为有源箝位隔离型Boost变换器,通过采用次级谐振倍压实现整流开关管零电流开关关断。能量反向流动时,采用脉冲频率调制(PFM)方式,变换器等效为半桥LLC谐振变换器,无需辅助电路初、次级开关管均能实现软开关。给出了变换器工作原理分析及设计方法。最后,搭建了一台500W的样机,实验结果验证了所提变换器的优良性能。     

一种新颖的数控双向DC/DC变换器拓扑

提出了一种应用于低功率场合的双向DC/DC变换器。该变换器采用初、次级隔离的形式,其初级为隔离型Boost电路,次级采用半桥倍压电路。变换器的输出端为直流母线,能量反向流动给蓄电池充电。当直流母线故障时,蓄电池通过升压来维持母线电压。实验结果表明,在相同功率器件的条件下,该变换器可以实现能量的双向流动,适用于蓄电池等功率变换系统。     

适合于混合动力汽车新型双向DC/DC变换器研究

首先介绍了一种混合动力汽车的基本电路,然后根据要求设计了一种双向变换器,它具有高功率传输能力和最小开关应力,适合于连接超级电容器来驱动混合动力汽车.与一些典型的隔离式双向DC/DC变换器相比,该变换器具有较低的设备应力,并且可通过相移加PWM控制,采用隔离变压器的漏感作为能量传输单元和控制变量.最后,实验波形证明该变换...     

一种并联输入并联输出的宽范围双向隔离DC/DC变换器

目前,DC/DC变换器广泛应用于新能源发电、电动汽车以及锂电池化成分容等领域。针对低压大电流双向功率传输应用场合,提出了一种输入并联输出并联的宽范围双向隔离DC/DC变换器。该变换器由2个相同的两级式DC/DC变换器组成,前级采用高效率LLC谐振变换器作为直流变压器,以实现电气隔离;后级采用交错式Buck/Boost变换器,保证宽范围电压输出和高动态性能。所提变换器能够实现功率的双向传输,且采用了一种功率方向改变时,无需进行功率流向判断与开关逻辑切换的调制策略,简化了系统的控制策略并提高可靠性。设计了1台3 kW的实验装置,实验结果验证了所提变换器及其控制方法的可行性和有效性。     

三开关双Boost高增益DC/DC变换器研究

燃料电池、光伏发电及电动汽车高电压等级充电系统等应用场合需要高升压比DC/DC变换器,常见的非隔离DC/DC变换器的升压比较低,难以满足实际需求.针对这一问题,提出了一种三开关双Boost高增益DC/DC变换器的拓扑结构,具有结构简单、功率密度高的特点.在分析该变换器工作原理的基础上,利用状态空间平均法建立了变换器小信号模型,并设计了双闭环PI控制器.实验结果表明,所提DC/DC变换器升压比可达到8以上,适合宽输入电压范围和高增益的要求.在系统效率方面,与传统Boost变换器相比,所提出的三开关双Boost结构DC/DC变换器最高效率可达到95.18％,且在相同实验条件下,效率变化范围远小于传统Boost变换器.在双闭环PI控制系统下,该DC/DC变换器具有较好的鲁棒性.     

一种低电压应力高升压比DC/DC变换器的研究

随着“碳中和”、“碳达峰”日益受到关注,可再生能源发电并网技术得到迅速发展。高升压比DC/DC变换器作为新能源发电技术中的关键环节,受到了广泛的研究与应用。在Buck-Boost与Boost变换器级联的基础上,引入改进的电压举升技术,通过二者的组合变形,设计出新型的低电压应力高升压比DC/DC变换器。通过对提出的变换器进行工作原理分析以及各器件的应力计算,并与传统的Boost变换器、Buck-Boost与Boost级联变换器、改进型电压举升Boost变换器的升压比、开关管应力以及电容应力比较,对比可得此变换器具有升压比高,开关管、二极管和电容电压应力低等优点。可有效提升变换器的功率密度,降低开关管及二极管功率损耗,提升效率。最后通过采用SiC器件搭建一台实验样机,验证了理论分析的正确性。     

新型高增益DC/DC升压变换器的研究

随着燃料电池、光伏发电、超级电容混合系统等新能源发电系统逐渐受到人们的重视,高增益、高效率、低器件应力的DC/DC变换器得到了广泛的研究与应用。此处在Buck-Boost和Boost级联变换器基础上引入开关电容技术设计了新型高增益低应力DC/DC升压变换器。首先分析了新型高增益低应力DC/DC升压变换器的工作原理及开关管与电容应力,并与开关电容Boost变换器、传统二次型Boost变换器、Buck-Boost和Boost级联变换器的增益、电容应力,开关管应力等进行比较。分析表明该变换器拥有更高的电压增益以及更低的器件应力。最后在理论分析的基础上进行仿真实验并搭建了一台基于碳化硅(SiC)功率器件的实验样机,对理论分析的正确性和可靠性进行了验证。     

基于PFF控制的双向DC/DC变换器的研究

以推挽全桥双向DC/DC变换器为研究对象,分析了其能量可双向流动的可行性,重点介绍了比例-前馈(PFF)控制算法在推挽全桥双向DC/DC变换器中的应用,并与PI控制算法进行了对比分析。根据推挽全桥双向DC/DC变换器的硬件条件,采用了同步整流技术。针对变换器的升压软起动问题,提出了一种根据电感电流控制占空比的升压软起动方法,仿真结果证明其能够有效防止升压起动时电感饱和的问题。最后,通过实验验证了所提控制方案的正确性和可行性。     

具有输出短路保护功能的升压变换器研究

由于基本升压DC/DC变换器.不能通过关断其主开关来切断输入电源,因此不具备输出保护功能.通过在其输入端增加一个隔离开关和续流二极管,得到了一种改进的升压DC/DC变换器,当变换器输出出现短路故障时,通过启动输出短路保护电路使隔离开关关断,同时启动主开关导通,可彻底切断输入电源,使升压DC/DC变换器具备了输出短路保护功能.实验结果验证了该电路的正确性和可行性.     

宽输入高增益隔离升压型DC/DC变换器

隔离升压型DC/DC变换器是一类可以将低压直流母线变换成高压直流母线并实现电气隔离的变换器的统称。该技术在新能源发电领域如燃料电池发电系统以及微逆变器系统中应用广泛,其研究热点是宽输入适应性、高增益和高效率功率变换。LLC谐振变换器很好地符合这些要求。为此,研究了基于全桥LLC谐振变换器的高增益隔离升压型DC/DC变换器,提出了单级式和两级式两种方案,单级式方案为输出稳压LLC谐振变换器,而两级式方案为Boost变换器级联输出不稳压LLC谐振变换器。分别提出了LLC谐振变换器在单级式和两级式方案中的基于最佳励磁电感的谐振腔参数设计方法,并且分别通过样机实验验证了所提出的设计方法的有效性。     

一种新型双向DC/DC变换器的研究

针对电动车辆的车载电源设计了一种新型双向DC/DC变换器,降压采用移相全桥式ZVS-PWM功率变换,升压采用一种基于同步整流技术的DC/DCBoost功率变换。针对升压电路容易产生偏磁的问题,在线路设计过程中采用在变压器次级(高压侧)加隔直电容和采用电流控制方式来解决升压电路的偏磁问题。在此基础上研制出一台实验样机,测得的实验波形验证了该拓扑结构的可行性。     

双向升压直流变换器型逆变器研究

分析研究了双向升压直流变换器型逆变器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性和关键电路参数设计准则,并给出了原理实验结果.该逆变器由两个输出反相的低频正弦脉动直流电压的双向功率流升压直流变换器以差动电路构成.理论分析和实验结果表明,该种逆变器具有电路拓扑简洁、双向功率传递、可升压等优点.     

基于DSP控制的双向DC/DC变换器研究

分析了由Buck/Boost双向变换器与双向半桥直流变换器构成的级联式双向DC/DC变换器原理;研究了适用于Boost变换器的无源软开关电路.在数字控制的硬件平台基础上,提出了一种一端稳压、一端稳流的控制策略,实现了能量双向流动的自由转换.最后给出了实验波形;验证了理论分析.     

DC/DC变换器滤波电容老化预测方法

针对DC/DC变换器的滤波电容器老化的预测,首先推导DC/DC变换器滤波电容器的等效模型,然后推导DC/DC变换器的等效串联电阻等效电路,进而提出一种预测滤波电容器老化的方法,将负载电压依次通过带通滤波器、均方根模块和低通滤波器处理,最后根据输出的响应规律分析电容器老化情况。Buck变换器、Boost变换器和Buck-Boost变换器的仿真结果都表明该预测方法不仅能预测DC/DC变换器滤波电容器老化的情况,还能估算出电容老化导致故障产生时的临界状态,表明该预测方法具有可行性。     

Boost型三电平AC/AC变换器

针对高输出交流电压的升压场合,研究Boost型三电平AC/AC变换器。相比于Boost型两电平AC/AC变换器,该变换器通过增加开关管数量和引进飞跨电容,构造了中间电平,可使开关管的电压应力降低一半,滤波器重量体积大大减小。其拓扑可以看成是两个输出电压极性相反的Boost型三电平DC/DC变换器组合而成,该变换器输入输出电压同相位,其飞跨电容电压等于输出电压的一半。详细分析其电路工作原理,给出一种新颖的控制策略,可对输出电压和飞跨电容电压同时进行控制;研制一台原理样机,给出了实验波形与测量结果。实验结果证实了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

低输入直流电压的单级双向并网变换器设计

为了实现储能系统接入电网,设计了一种可接入低直流电压的双向单级并网变换器.所提出的双向并网变换器包含了1个双向直流变换电路和1个全桥电路.双向直流变换电路具有升压和降压调节能力,可在低输入直流电压和整流后的正弦电压之间执行双向功率转换.全桥电路基于前馈标称电压补偿器和重复控制算法将整流后的正弦电能并入电网,前馈标称电压...     

一种交错并联零电流软开关双向DC/DC变换器设计*

针对传统交错并联式双向DC/DC变换器在高频大功率工作时,开关管损耗大的问题,设计了一种零电流软开关交错并联式双向DC/DC变换器;通过在开关过程前后引入谐振,实现零电流开通和零电流关断,降低开关损耗;进一步分时段模态分析了Boost/Buck模式下的电路工作机理,并在其基础上提出了一种适用于特定占空比的改进型零电流软开关双向DC/DC变换器。最后,通过仿真对比,验证了所设计零电流软开关变换器能量转换效率得到了提高。     

电能回馈直流电子负载的设计与实现

介绍了电能回馈直流电子负载的原理,给出其拓扑结构.该结构由Boost变换电路、高频隔离电路及逆变并网电路组成.Boost变换电路利用电流型控制芯片UC3843实现控制,采用电压外环、电流内环的双闭环控制策略制;高频隔离电路的控制单元为SG3525;逆变并网电路采用电流型控制,逆变输出电流跟踪电网相位以保证较高的功率因数...     

数字控制级联式双向DC／DC变换器的研究

对由Buck/Boost双向变换器与双向半桥直流变换器构成的级联式双向DC/DC变换器的原理进行了分析,并研究了一种适用于Boost变换器的无源软开关电路。在数字控制的硬件平台之上,提出一端稳压和一端稳流的控制策略,可实现能量双向流动的自由转换。最后给出了实验波形,从而对理论分析进行了验证。