具有自主均压能力的混合型LLC谐振变流器研究

提出一种基于飞跨电容的混合型LLC谐振变流器。变流器利用飞跨电容实现对输入电压的分压处理,把原边开关管的电压应力自动钳位在输入电压的一半,有利于变流器工作在高输入电压大功率的场合。输入电源经过飞跨电容的分压分流后连接到LLC谐振网络,利用LLC谐振变流器所具有的滞后功率因素特性实现原边开关管的软开关,减小开关损耗,提升变流器效率,并且利于实现高频化。此外,通过LLC谐振变流器所具有的频率增益特性,可以在较宽的范围内实现对变流器电压增益的调整。最后,制作一个400~640 V输入、48 V输出的1 k W实验样机,验证所提出的拓扑的有效性。     

新颖高增益比推挽LLC变流器及其拓扑变形研究

为了解决在线式UPS电源系统中,采用备用电池供电的升压DC-DC变流器存在的输入输出增益比和效率不能兼顾的缺陷,提出了一种新颖的高效高增益升压推挽式隔离型LLC软开关串联谐振变流器。该新颖变流器除了具有所有功率半导体元件在各种条件下均能实现软开关的优点外,工作在Boost模式下的特点又赋予了其具有高输入输出增益比的特性,因而减少了变压器匝比并有效降低了原边电流,提高了转换效率。因此该新颖变流器既具有能与传统非隔离型升压DC-DC变流器相媲美的高效率,又拥有隔离型升压DC-DC变流器电压增益高的优点。此外,该新颖变流器又因为基于推挽的电路结构而使得驱动电路得以简化,具有可观的成本优势。因此该新颖变流器十分适用于UPS电源系统中备用电池的能量升压转换场合。在详细描述了该变流器的工作原理和电路特性后,同时给出了其拓扑的各种变化及变形结构,并用一台容量为600VA的双路输出样机验证了该变流器的有效性和实用性     

副边电压应力最小化的LLC谐振型变换器拓扑

提出一种副边电压应力最小化的LLC谐振变流器拓扑,该拓扑除了具有传统LLC谐振变流器拓扑原边开关容易实现全范围的ZVS、副边二极管容易实现ZCS、谐振电感和变压器容易实现磁集成、宽范围等优点外还具有副边二极管的电压应力以及副边电容的电压应力均为输出电压的一半的优点。所以该拓扑非常适合应用于高压输出的直流电源中。文中详细分析了该变流器的演化过程、工作原理和关键参数的设计方法。最后以一个1100W的实验样机验证了该拓扑的可靠性和实用性。样机的满载效率达到96％以上。     

单原边绕组电压源型双输入推挽变换器

多原边绕组多输入推挽变换器适用于中小功率场合,但随着输入源数量的增加,原边绕组和开关管的数量均增多。论文根据脉冲电压源组合原则,将非隔离型脉冲电压源串联或并联的组合直接替代单输入推挽变换器的输入源．从而获得一族单原边绕组电压源型多输入推挽变换器。相对于传统的多原边绕组多输入推挽变换器,它具有单个原边绕组,因此体积和成本...     

一种新型临界模式控制的变频软开关全桥DC/DC变流器

储能电感位于原边的全桥DC/DC变流器(full bridgeconverter with primary side energy storage inductor,FB-PESI),采用传统的固定频率、移向控制(phase-shift,PS)方式时主要工作于断续导通模式(discontinuous conductionmode,DCM),不适合应用于宽范围电压输入的场合。为克服PSFB-PESI变流器的这一缺点,提出一种新型的采用变频(variable frequency,VF)控制策略的FB-PESI DC/DC变流器(VFFB-PESI)。该VFFB-PESI变流器不仅保留了PSFB-PESI变流器宽范围软开关、高效率、高功率密度的优点,还可始终工作于临界导通模式(critical continuous operation mode,CrCM),从而在宽输入电压范围内均可获得较高的变换效率。同时给出了针对该VFFB-PESI变流器的损耗分析方法和优化设计流程。通过制作的300 W、200~400 V输入、12 V输出样机实验,验证了理论分析的正确性。     

一种兼容单、三相PFC输出的大功率DC-DC变流器的研究

为了能达到同时兼容单/三相的PFC变换器输出的目的，本文提出了一种新颖的三电平全桥谐振型软开关DC-DC变流器。该变流器在结合了LLC拓扑和三电平技术所有优点的基础上，利用了全桥结构从而能够适用于大功率的应用，为兼容400/800V的单/三相系统创造了条件。通过对该变流器工作状态描述、理论深入分析和损耗计算，以及一台1kW，54V/20A输出样机的实验验证，该变流器的输入范围可以达到400V-800V，同时保持了原边主开关ZVS，副边整流二极管ZCS的优点。并且，由于采用了磁集成技术，整个变流器只采用了一颗磁元件。因此，该变流器特别适合于系统集成的场合，对电源产业简化产品结构和降低成本有积极意义。     

新颖软开关谐振复位不对称双管正激变流器

为了克服普通双管正激变流器占空比受限于50%从而影响效率提升和不利于宽范围电压输入的缺点,本文提出了一种采用新颖谐振复位技术的不对称双管正激变流器。和普通双管正激变流器相比,该新颖变流器在保持了低开关电压应力的同时,具有仅在普通PWM控制条件下即能将占空比拓宽至50%以上的能力。并且,在原有变压器结构未作改动的前提下,通过一结构简单同时又成本低廉的辅助电路的增加,该新颖变流器即能在各种工作情况下为所有开关管提供软开关条件。因而,该新颖变流器十分适合应用于高电压、宽范围输入场合以作为高效、高功率密度、低成本的绿色节能电源。在详细描述了该变流器的工作原理和设计思路后,一台具有200-400V宽输入范围,48V/5A输出的适用于通信电源系统,最高转换效率达95.3%的样机验证了该变流器的有效性和实用性     

第四类LLC谐振变流器模块功能准同构拓扑探求及变形研究

针对现有第4类LLC谐振型DC-DC变流器拓扑种类繁多,研究芜杂的现状,该文在总结第4类LLC谐振型变流器基本特性及分析方法的基础上,从模块电路功能辨识的角度出发,将该类变流器拓扑重新统一构建在一个由若干基本功能电路模块组成的宏模型内,并探求归纳其所有基于此宏模型的功能电路模块准同构拓扑形式。这些拓扑形式保留了第4类LLC谐振型DC-DC变流器的特征和优点,可根据输入输出及磁隔离要求而分类,并具有各自适用的应用场合,是电力电子系统集成优选拓扑类。进而,这些拓扑可柔性改造成诸多变形形式,从而适用于一些特殊应用,例如高压输入及高效率多路输出场合。最后,用一个适用于不间断电源(uninterruptible power supply,UPS)系统后备模式直直转换的样机验证第4类LLC谐振型DC-DC变流器准同构拓扑及变形形式的多样性和在工业应用中的有效性。     

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%.     

一种辅助谐振变换极三相电压型PWM变流器

提出了一种新颖的辅助谐振变换极三相PWM变流器拓扑结构.该拓扑结构较传统辅助谐振变流器简单,控制方便.文章分析了PWM 控制方式、零电压谐振的工作模式,并对谐振电路和谐振条件进行了数学推导.仿真研究结果表明,该变流器在单位功率因数运行的情况下,能够实现零电压开关动作.     

一种低压燃料电池用逆变器的设计

研制了一种适用于低电压大电流输入的具有高频链燃料电池逆变器,详细介绍了这种逆变器的电路拓扑结构、控制策略和实现方法。该逆变器由前级Boost型推挽变换器和后级DC/AC逆变桥构成,为有效地提高逆变器的效率,在实际中采取了多种措施。研制了一台12V/50Hz/1kW的样机,通过工业现场中实际运行,表明该逆变器电气性能优良,为该逆变器在低压大电流工况下的应用提供了一种理想解决方案。     

复合式全桥三电平LLC谐振变换器

该文提出了一种适合于燃料电池供电系统新颖的复合式全桥三电平LLC谐振变换器。它是在复合式全桥三电平变换器的基础上加入了LLC谐振网路以实现开关管ZVS和整流二极管ZCS。该变换器集合了复合式全桥三电平变换器和LLC谐振变换器的优点：适合于在宽输入电压范围的应用场合；三点平桥臂的开关管电压应力只有输入电压的一半；整流二极管实现ZCS，其电压应力仅为输出电压；可以在全负载范围内实现ZVS。该文通过一个200－400V输入，360V/4A输出的原理样机验证了它的工作原理，并给出实验结果。     

一种新型交错并联ZVS电流型推挽变换器

电流型推挽变换器适用于低压输入高压输出场合,但传统拓扑结构功率管工作在硬开关状态,开关损耗大、电压应力高,所需变压器匝比大。文中提出了一种新型的交错并联零电压开关(ZVS)电流型推挽变换器。所提出结构在传统拓扑基础上只需增加一个简单的箝位支路即可实现所有功率管的ZVS开通,箝位电路可有效吸收变压器漏感能量,输入并联输出串联结构可以减小原边功率管的电流应力、副边二极管的电压应力、滤波器的大小及变压器匝比。文中详细讨论了所提出变换器的工作原理、关键设计,搭建了一台800 W原理样机验证了所提拓扑的有效性。     

MHz-driven snubberless zero-current soft-switching high step-up DC-DC converter with a multi-resonant tank

A novel high step-up DC-DC converter suitable for the power interface of fuel cells (FC) is presented in this paper. The proposed converter features a multi-resonant tank for achieving high-step up ratio under zero current soft switching (ZCS) without any snubber circuits. The simple and minimized-component topology is beneficial for megahertz driving of gallium nitride (GaN) power transistors with effective reductions of switching loss, electromagnetic emission interference (EMI) noise, and ripple-free DC input current. Mode-transitional power stages are described in detail, following that the high step-up principle is revealed by means of frequency-domain analysis. The essential performances of the proposed circuit topology are demonstrated by simulation and experiment of 1.8 MHz-120W prototype whereby effectiveness of the snubberless and multi-resonant topology are verified from the practical point of view.     

一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器的研究

光伏、燃料电池等发电系统的输出电压等级较低且输出电压不稳定,需要通过高增益Boost变换器把较低等级的直流电压进行升压以满足并网要求。提出一种带开关电容的二次型高增益Boost变换器,在传统二次型Boost变换器的基础上引入开关电容单元,提高了变换器的升压能力,实现了以较小的占空比获得较大的电压增益,拓宽了输入电压范围。同时,该变换器改进了传统二次型Boost变换器开关管和二极管电压应力过大的缺点,减小了开关管的导通损耗和二极管的反向恢复损耗。另外,该变换器还有输入电流连续、输出电压纹波小的优点。分析了该变换器的工作原理及工作特性,在理论研究的基础上搭建了一台12 V/60 V的实验样机,实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种高效逆变电源及绿色工作模式的研究

针对车载逆变电源输入侧低压大电流的特点,提出一种前级为并联LC谐振式推挽直流变换电路的高效率逆变电源结构,详细阐述了整个电源的工作原理.提出一种绿色工作模式,即通过在空载状态下前级推挽电路间歇式工作来控制中间直流母线电压在允许范围内波动,达到降低逆变器空载损耗的目的.最终设计制作了一台AC220 V输出,额定功率1 k...     

Efficient bridgeless PFC converter with reduced voltage stress

An efficient bridgeless power factor correction converter with reduced voltage stress is proposed. In the proposed converter, the input full‐bridge rectifier is removed to reduce the conduction loss of rectification, and the voltage stress of switching devices is significantly reduced by utilizing the additional circuit composed of a capacitor and a diode. Therefore, low‐voltage‐rating diodes with less forward voltage drop and low‐voltage‐rating Metal‐Oxide‐Semiconductor Field‐Effect Transistor (MOSFET) with low R_DS(on) is utilized. The proposed converter is based on the single‐ended primary‐inductor converter power factor correction operation in discontinuous conduction mode to achieve a high power factor with a simple control circuit. Consequently, the proposed converter can provide a high power factor and a high power efficiency, and it is also suitable for low‐cost converter for high input/output voltage system. The operational principles, steady‐state analysis, and design equations of the proposed converter are described in detail. Experimental results are verified for a 130 W prototype at a constant switching frequency 100 kHz. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

Implementation of a Soft Switching Converter with High Input Voltage

This paper presents an interleaved zero voltage switching (ZVS) DC/DC converter with high input voltage applications. In order to reduce the voltage stress of MOSFETs, two half‐bridge zeta converters are connected in series at high voltage side. Thus, the voltage stress of MOSFETs can be clamped at one‐half of input voltage. Asymmetric pulse‐width modulation (APWM) is adopted to control power switches. With the resonant behavior by the leakage inductance of transformer and the output capacitance of MOSFET at the transition interval, MOSFETs can be turned on at ZVS. For each half‐bridge zeta converter, two series transformers are connected in series at the primary side and in parallel at the secondary side in order to reduce the current stress of secondary windings for high load current applications. Interleaved PWM scheme is used to control two half‐bridge converters in order to reduce the size of output filter inductor and capacitor due to the partial ripple current cancellation. Experimental results, taken from a laboratory prototype rated at 1 kW, are presented to demonstrate the converter performance. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

一种适用于高压输入的零电压开关双管推挽直流变压器

提出了一种适用于高压输入的零电压开关双管推挽直流变压器。该拓扑用两只开关管串联代替传统推挽电路中的单只开关管，并引入了2只箝位二极管，将开关管的电压应力箝位在输入电压，利用变压器漏感和开关管的结电容实现了开关管的零电压开关。同时副边采用带箝位电容的全波整流电路，消除了采用传统全波整流时副边整流管反向恢复引起的电压尖峰和电压振荡，有效地降低了电磁干扰。该文详细分析了变换器的工作原理，讨论了变换器的输出特性、零电压开通条件和箝位电容的选取，最后在一台2kW的原理样机上进行验证，满载时效率高达95.8%。