LLC谐振全桥DC/DC变流器的优化设计

LLC谐振全桥DC/DC变流器具有很高的功率密度和转换效率,但仍需合理的设计才能体现其优势.在该变流器中,谐振网络参数的选取对电路性能有至关重要的影响.本文从提高全输入范围内变流器转换效率的角度出发,对谐振网络及其它参数进行了优化设计.最后制作了一台1 kW功率等级的样机,对所提出的设计方法进行的实验结果表明,采用所设计的LLC谐振全桥DC/DC变流器具有工作频率范围窄,全输入范围内效率高等优点.     

一种隔离式双向全桥DC/DC变换器的控制策略

针对传统的LC串联谐振式双向DC/DC变换器,在负载加重时开关管的开关损耗增加,带来系统效率的下降的问题,以一种LC串联谐振式带变压器隔离的双向全桥DC/DC变换器为研究对象,建立该变流器的近似等效电路模型。通过对变换器的工作原理和控制特点进行分析,提出一种在宽范围负载变化下,DC/DC变换器逆变侧和整流侧的开关器件均能实现软开关的控制策略,并提高了系统的效率。仿真和实验结果都验证了文中所提出方法的正确性和可行性。     

改进型具有电压钳位的全桥ZVZCS PWM DC/DC变换器

提出了一种改进型的具有有源钳位的全桥零电压零电流开关PWM DC/DC变换器.该变换器可以较好地实现超前桥臂开关管的零电压开关,以及滞后桥臂开关管的零电流开关.相对于传统的全桥零电压零电流DC/DC变换器,这种具有有源电压钳位的变换器可以减小由于谐振电路引起的变压器二次侧的振荡问题.它具有辅助电路简单、开关损耗低、导通损耗低和实现能量缓冲吸收等优点.详细分析了变换器的工作原理和特点,并通过一台1kW,100kHz的样机进行了验证.     

双向全桥串联谐振DC/DC变换器扩展相移控制的全局优化方法

基于传统基波等效法建立的双向全桥串联谐振(dual bridge series resonant,DBSR) DC/DC变换器模型准确度不高,导致控制存在误差,变换器的工作效率降低。文中采用分段分析法建立DBSR变换器在扩展相移(extended phase shift,EPS)控制下的模型,能够准确描述变换器的特性。传统单相移控制下变换器的回流功率和开关损耗较大,导致变换器工作效率降低,而文中提出一种基于EPS控制的全局优化控制方法,能有效降低回流功率和开关损耗。首先分析双向全桥串联谐振DC/DC变换器的回流功率原理,建立回流功率的优化控制模型;然后结合软开关条件及考虑死区时间下的完全软开关特性,建立双向全桥串联谐振DC/DC变换器的全局优化控制算法;最后,在基于TMS320F28335控制器的实物实验平台上,对所提方法与传统方法在宽电压增益下以及全功率范围内进行实验对比。实验结果表明：与传统基波分析法相比,所提建模方法具有更高的准确度,且所提的优化控制方法可以有效降低回流功率,显著降低变换器的开关损耗,能够大幅提升变换器的传输效率。     

基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的研究

串联谐振DC/DC变换器具有电路结构简单、在全输入和全负载范围内可实现开关管的ZVS、功率转换效率高等优点,是目前开关电源研究的热点之一。本文分析了基于变频控制的串联谐振DC/DC变换器的工作原理,阐明了变换器在三种不同开关频率下的工作特性,定量地给出了不同工作状态下变换器的输入电压、输出电压、开关频率以及谐振电感等参数之间的关系式。在一台1.5KW原理样机上的实验结果表明,该变换器变换效率最高可达96.3%,所有开关管实现ZVS,不同工作状态时变换器输入输出电压等参数关系与理论分析一致。     

新型零电流转换移相全桥DC/DC变换器

提出了一种新型零电流转换(ZCT)移相全桥DC/DC变换器拓扑。该变换器通过在原边增加一个由电容和电感构成的有源辅助电路,在开关管状态发生变化时,控制辅助电路的谐振电流,可实现主功率开关管和辅助开关管的零电流开关(ZCS),消除IGBT拖尾电流引起的开关损耗,同时减小了二极管的反向恢复损耗。辅助电路结构不会增加开关管的导通损耗,还能一定程度上克服传统零电压开关(ZVS)全桥变换器原边环流损耗大和占空比丢失严重的缺点。详细分析了该新型全桥变换器的工作原理以及实现零电流开关的条件,给出了主电路拓扑结构及相关参数选取,根据所选取参数对主电路进行仿真研究,给出了主要仿真波形,结果验证了电路分析的正确性和设计的可行性。     

光伏并网逆变中全桥LLC谐振技术的应用

传统家庭式光伏并网逆变器中的升压电源多采用脉宽调制(PWM)硬开关推挽升压技术,存在开关损耗大、转换效率低以及故障率高等缺点。针对上述问题,提出一种在家庭式光伏升压电源中应用全桥LLC谐振软开关技术的方法。分析了全桥LLC变换器中谐振元件的参数和变压器的设计;通过Saber仿真验证了理论参数的可行性;最后研制了一台250 W基于全桥LLC谐振结构并采用脉冲频率调制(PFM)的家庭式光伏升压电源样机。实验结果表明,该电源样机输入电压为20~40V可调,输出电压可恒定为360V;在整个输入电压范围内均实现了开关管的零电压开关(ZVS)。所提升压电源提高了光伏升压电源的效率,同时满足了节能减排要求。     

加复位绕组的零电压开关PWM全桥变换器

在全桥变换器中引入谐振电感和钳位二极管,可以使开关管在较宽的负载范围内实现零电压开关,并且消除输出整流二极管上的电压尖峰.当钳位二极管导通时,谐振电感被短路,电流保持不变,在开关管和钳位二极管中产生较大的导通损耗,而且如果滤波电感较大,钳位二极管有可能无法自然关断,从而产生较大的反向恢复损耗.在全桥变换器中增加一个复位绕组与谐振电感串联,当钳位二极管导通时,利用复位绕组电压使谐振电感电流快速下降,使钳位二极管电流快速减小到零.复位绕组的引入,不仅减小了谐振电感、开关管和钳位二极管的导通损耗,而且使钳位二极管可靠关断,避免了反向恢复.本文详细分析了加复位绕组全桥变换器的工作原理,并讨论变压器绕组匝比的选择,最后进行实验验证,并给出实验结果.     

平均电流模式控制软开关移相全桥DC/DC变换器

本文研制了一种24V输入,300V输出的DC DC变换器,该变换器采用了带辅助谐振网络的全桥变换器拓扑结构,仿真和实验结果表明,变换器中的超前桥臂和滞后桥臂在较宽的负载条件下都可实现零电压开关(ZVS)条件,降低了变换器的开关损耗。另外,也可以明显降低变压器副边的占空比丢失,提高了变换器的效率和输出电压的调节范围。本文还采用了平均电流模式的控制方式,实现了输出电压和输出电流的双闭环控制,所设计的移相全桥DC DC变换器具有较好的动态性能和控制精度。     

微逆变器系统的DC/DC变换器的研究

微逆变器系统中的DC/DC功率变换具有输入电压低且电压范围宽、输入电流大以及输出电压高的特点.因此微逆变器系统要求DC/DC变换器具有高升压比、高效率和宽输入范围适应性的特点.LLC谐振变换器很好地符合这些要求.为此,研究了应用于微逆变器系统的数字控制的升压型LLC谐振变换器,提出了基于最佳励磁电感的LLC谐振变换器谐振腔参数设计方法,采用TMS320F28335DSP芯片实现了LLC谐振变换器的数字控制,详细地给出了软件系统的实现方法.最后制作了一台300W样机,额定输入电压下满载效率为96.6％,最高效率达96.8％,全输入电压范围内满载效率在96％以上.     

串联谐振型双重有源变换器在直流分布式系统中应用

为满足直流分布式系统间的能量调度需求,提出了一种新颖的双向DC/DC变换器--串联谐振型双重有源全桥变换器.通过对激励谐振、自由谐振和零自由谐振3种模式的分析,详细介绍了以高频谐振电流为基础传递能量的谐振变换器的工作原理.能量的双向传输是通过控制谐振电流来实现的.以不同母线间的电压差作为能量流动方向的判断依据,给出了基于谐振槽瞬时能量控制的双闭环控制方案.实验验证了串联谐振型双重有源全桥变换器工作原理分析的正确性,同时也验证了所提出的直流分布式母线问能量双向流动控制方案的可行性.研究结果表明,该变换器可双向传输能量,所有开关工作于定频、定宽状态,全程可实现零电流开关,能量传输效率高.     

一种基于UC3879的新型软开关DC/DC移相全桥变换器

传统的零电压零电流开关（ZVZCS）PWMDC/DC变换器存在滞后桥臂ZVS范围小、控制复杂、环流损耗大等问题.针对这些问题,介绍了一种新型的DC/DCPWM变换器,通过在滞后桥臂上并联一个辅助网络,来实现在较宽的负载范围内滞后桥臂零电压开通,重载下零电流开通。利用UC3879来实现瞬时值移相控制方式,给出了外围连接电路,并对相关参数进行了计算。用该方法设计了一台300WDC/DC电源模块,实验表明,可以在较宽的负载范围内实现滞后桥臂的零电压开通,重载下实现零电流开通,重载效率可以达到93%以上。     

基于TMS320F28027的数字控制移相全桥DC/DC变换器设计

采用数字控制是未来电源的发展趋势。利用TI公司数字电源控制芯片TMS320F28027,设计了采用峰值电流控制的移相全桥零电压DC/DC变换器。采用原边加入钳位二极管和谐振电感的移相全桥主电路,简述了其抑制输出整流管电压尖峰的工作原理。在Matlab/Simulink环境下对建立的峰值电流模式控制系统模型进行了仿真,并设计了一台1.2kW的样机。仿真和实验结果表明,电源设计方案可行。     

基于饱和电感的DC/DC开关变换器特性分析

移相全桥DC/DC变换器以其电路结构简单、开关损耗小、控制方便等优点在许多中大功率场合中得到了普遍的应用,但该变换器存在滞后桥臂换流困难、占空比丢失等问题,导致电路环流损耗增加,降低了变换器效率。针对以上问题,设计了一种基于饱和电感的DC/DC开关变换器。在分析变换器电路工作过程的基础上,讨论了饱和电感对电路局部谐振的影响,给出了饱和电抗器设计方法。最后通过实验验证了理论分析的正确性和可行性,实现了滞后桥臂的零电流开关,降低了环流能量,提高了DC/DC变换电路的效率。     

Buck-Boost隔离直流转换器设计

在Buck-Boost隔离直流转换器宽范围输入电压的条件下,分析了典型的全桥boost转换器拓扑结构,由于存在的谐振电感包括漏电感,全桥Boost转换器只能采用双边沿调制[1],该转换器采用UC3895作为控制器,对全桥单元采用移相转换控制的方式,为了提高全桥boost转换器系统的可靠性和效率,采用三模式两频率控制方式[2],在输入宽范围电压的情况下,最高输入500V,输出360V,采用Matlab软件进行仿真,实验结果表明输入电压平均效率范围是96.2%,最高效率能达到97.5%。     

移相全桥DC/DC变换器数字控制器设计与仿真

近年来DC/DC变换器向小型化、模块化和智能化的方向发展,数字化的变换器控制设计成为了研究热点。针对移相全桥DC/DC变换器的小信号动态模型,阐述了其数字控制器的设计方法。基于Matlab/Simulink,搭建了数字控制器的仿真模型,对控制器的设计方法进行了验证。     

新型ZVS全桥DC/DC变换器

针对移相全桥软开关变换器存在的滞后臂难以实现零电压开关(ZVS)和占空比丢失的问题,提出了一种新型的全桥移相零电压变换器拓扑,采用3个等效的高频变压器替代传统的高频变压器,将阻断电容分成2个等效电容串联在桥臂中点之间,增加1个辅助电感实现滞后臂的ZVS。论述了所提出变换器的电路结构、工作原理和关键参数的设计。根据新的拓扑,设计了一台9kW的实验样机,实验结果证明了该电路拓扑能在宽的负载或输出范围内实现软开关。     

一种电源-电容串联型直流变换器

提出了一种电源-电容串联型直流变换器,这种拓扑结构可以同时为两路直流电源升压,并且有效降低了半导体器件的电压与电流应力。与双路Boost型直流变换器相比,该电源-电容串联型直流变换器在不增加功率器件数量的前提下,显著降低了半导体器件的电压与电流应力,适用于分布式光伏并网逆变器的直流变换级。主要涉及该直流变换器的运行方式、电压与电流应力分析、效率对比,并通过实验验证了该直流变换器的可行性。