高压输入低压多路输出的两级式变换器

270V高压直流电源系统是先进飞机电源系统的优选方案。随着飞机供电容量的增加,要求航空二次电源能够提供不同等级的电压输出以满足各种机载电子设备的需求。在这种高压输入低压多路输出的应用场合中,传统的变换器常遇到占空比失控、绕组耦合不佳及交叉调整率较差等情况。提出了一种隔离式拓扑和非隔离式拓扑相结合的两级式多路输出结构,可以解决传统变换器在此类电源模块设计中存在的问题。在分析这种变换器稳定性的基础上,试制了一台200～330V输入,12V/2A、-12V/1A、3.3V/6A和5V/10A4路输出的DC/DC原理样机,给出了实验结果。     

基于SG3525的两级式低压大电流变换器

随着电力电子技术的飞速发展,开关电源技术得到了不断的提高,现代的微处理器和一些超高速的超大规模集成电路芯片,要求运行在低压、大电流状态,传统的变换器已经不能再满足这些要求。因此,该文提出了一种“半桥＋buck电路”的双环控制变换器,该变换器动态响应速度快,稳定性高;尤其适合于高功率密度、高可靠性的低压大电流输出的小功率模块。     

两级式低电压大电流变换器的电压双环控制

分析了两级式低电压大电流电路拓扑结构、工作原理及控制特性。由于该类逆变器采用前级调节，所以稳定性差、动态响应速度慢。为此，结合其结构特点，提出了电压双环控制方案。仿真与实验结果表明，该控制方案具有良好的控制效果。     

高压输入低压多路输出模块电源的效率优化

机载设备需要大量多路输出小功率模块电源。本论文即针对270V高压直流输入,研制电机驱动器用的7路输出、32W模块电源。论文结合变换器要求,指出高效率、高功率密度、高稳压精度及低的交叉调整率是设计的主要难点。在分析4种可能方案后,选取两级式变换器“半桥(D=50%)+BUCK”方案。为了优化效率,论文推导了满载条件下变换器总损耗关于频率和输入电压的计算函数,讨论了频率对变换器效率的影响,选取效率最优点对应的开关频率—100kHz。分析结果还表明采用该方案相同频率和负载,输入电压升高效率降低。最后,制作了一台原理样机并给出了实验结果：100kHz开关频率下,随输入电压升高整机效率从84.7%降至76.3%,额定输入时为80.2%,与理论分析一致。此外,损耗分析结果还为效率的进一步优化提供了依据。     

两级式逆变器中前级直流变换器的控制方法

兼顾二次谐波电流抑制和动态性能改善是两级式逆变器中前级直流变换器的基本控制目标。该文从阻抗的观点出发,指出使前级直流变换器的闭环输出阻抗在二倍输出电压频率处呈现高阻抗,而在非二倍输出电压频率处呈现低阻抗是实现此控制目标的基本方法。采用与前级直流变换器的输出阻抗串联虚拟阻抗,并同时与中间母线电容并联虚拟阻抗的方法,实现了所提出的基本方法,并以Buck类的前级直流变换器为例,给出实现虚拟串联阻抗和虚拟并联阻抗的控制框图。通过对该控制框图进行等效变换,可推导得到现有文献中已提出的二次谐波电流抑制方法。最后,研制一台1 k VA原理样机,并通过理论分析和实验验证对这些不同控制方法的二次谐波电流抑制效果及对系统动态性能的改善作用进行对比。实验结果证明了理论分析的正确性。     

一种低压大电流输入的组合式直流变换器研究

针对特种车辆车载电源低压大电流输入、高可靠性和高功率密度的要求,提出了一种并-并型的双管正激组合变换器.该组合变换器以双管正激电路为基本单元,具有抗桥臂直通和高频变压器无偏磁的优点;在控制上采用了交错并联的方法,各开关管电流应力低、输入输出滤波器体积小、动态响应速度快,而采用主从均流的控制方法很好的实现了两输出电感的并...     

高输入输出变比的两级式DC/DC变换器

两级式变换器比单级式变换器更适合应用在输入输出变比较高的DC/DC变换场合。研究了一种Buck+LLC谐振全桥的电路拓扑,阐述了LLC谐振全桥的原理和特性,在分析了这种两级变换器的稳定性基础上,通过合理选取前级Buck电路的输出电压、后级LLC谐振全桥变压器变比和谐振元件参数,提高了两级变换的效率。基于上述分析,采用该拓扑结构试制了一台功率1 kW,210～270 V输入,27 V输出的原理样机,并给出了实验结果。     

基于定频控制的对称式倍压整流输出两级式变换器

针对高压输出、宽负载变化的行波管(TWT)电源,提出一种基于定频控制的Buck+半桥LLC倍压谐振两级式DC/DC变换器。该变换器通过定频控制解决了变频控制时磁性元件的优化设计问题,并通过合理地选择LLC的工作频率,使LLC的开关管和整流二极管在全负载范围内分别实现了ZVS和ZCS。通过对传统的Cockcroft-Walton倍压整流电路进行改进,得到对称式倍压整流电路,有效地降低了输出电压纹波和电压跌落,却不用增加器件的数量,更适用于高压、小电流输出场合。首先利用电容充放电原理对任意方波输入的倍压整流电路进行定量分析,得到输出电压纹波和电压跌落的公式。其次,从时域对LLC进行详细的稳态分析。然后,对两级式变换器进行优化设计,并给出定频LLC的优化设计方法。最后,通过实验验证了以上分析的正确性。     

两级式并网变换器级联稳定性及控制策略研究

直流微电网通过并网变换器与交流电网相连,实现功率的双向流动及直流母线电压的稳定,两级式并网变换器以其直流侧电压调节范围大、动态响应快等优点被用于低压直流微电网中。以母线电压为400 V的直流微电网为背景,研究两级式并网变换器的控制策略及其级联稳定性。提出以直流母线电压为控制信号的两级式并网变换器均流策略,实现直流微电网功率的自动平衡及并网变换器功率的双向流动。建立两级式并网变换器的小信号模型,设计控制器参数,并根据阻抗比判据分析了两级式变换器的级联稳定性。仿真和实验结果表明,所提出的控制策略能够跟踪直流母线电压的变化,平衡直流微电网功率,稳定直流母线电压,并实现并网变换器功率的双向控制,具有良好的动态响应。     

一种高电压增益组合式变换器研究

针对航空电源高可靠性和高功率密度的要求，本文提出了一种新颖组合变换器。该组合变换器以双管正激变换器为基本构成单元，具有输入端电流自然均流、高频变压器原边无桥臂直通现象、输入输出电压增益高、高频变压器副边输出续流二极管电压应力低、以及输入和输出滤波器体积小等优点。本文对新颖组合变换器进行分析和仿真，表明该变换器适合应用于输入中高电压、输出高电压和大电流场合；最后成功应用于某型号航空电源，各项技术指标均达到设计要求。     

用于抑制矩阵变换器共模电压的零输出换相策略

该文对矩阵变换器的共模电压进行了分析，提出了抑制共模电压的零输出换相策略，该策略采用一个正电压、一个零电压和一个负电压实现了对矩阵变换器的控制。其输出三相线电压局部平均值为对称正弦量；电压增益可以达到了理论上的最大值；共模电压的最大瞬时值为输入相电压幅值的一半。该文对零输出换相策略、电压增益及开关动作顺序进行了详细的分析，并与双电压合成控制策略下共模电压的最大瞬时值进行了对比。最后，通过仿真验证了结论的正确性。     

耦合电感并-串型双管正激组合变换器研究

为了克服双管正激变换器电压增益低、不适合应用于高输出电压场合的弱点，该文提出了一种耦合电感并。串型双管正激组合变换器。该组合变换器根据耦合电感的耦合系数不同，有3种工作方式；其中耦合系数为1的工作方式，电压增益最大、为双管正激变换器的4倍，从而使组合变换器副边续流二极管电压应力为双管正激变换器的1／4倍，改善了续流二极管反向恢复问题。因而，该组合变换器适合应用于高输出电压场合，并且副边续流二极管可以采用低压快恢复二极管，提高了可靠性。     

一种适合高/低压变换的双向DC-DC变换器

本文提出了一种适合于高低压双向功率流动的DC-DC变换器，低压侧采用隔离型Boost变换器、高压侧采用桥式变换器，该结构为电流型－电压型组合式拓扑。文章详细分析了能量双向流动的工作原理，分析了电路的工作模式。双向稳态电能变换和双向工作转换的仿真结果说明了变换器功率电路和控制策略的可行性。实验研究也证明了理论分析和仿真的正确性。     

高压晶闸管阀复合"全工况"试验装置的研究

分析了几种国外的复合"全工况"试验装置的工作原理和优缺点,根据国际大电网会议(CIGRE)关于高压串联阀电流强度技术导则和IEC关于静止无功补偿器(SVC)阀及高压直流(HVDC)阀的试验标准,提出了一种新型通用复合"全工况"试验装置的主电路方案.通过改进高压谐振回路,完善了SVC、可控串补(TCSC)双向阀的运行试验电路;将大电流源改为交直流两套电源系统,将高电压回路参数的电压提高至75kV,该主电路方案适用于±600kV级HVDC单向阀组件和SVC、TCSC双向阀的运行试验.     

输入串联输出并联全桥变换器的均压均流的一种方法

该文分析了输入串联输出并联的双全桥变换器输入不均压输出不均流的原因；提出了一种具有三个闭环的交错控制策略，均压环的输出分别校正两个电流内环的给定值，使输入电压高的模块输出电流变大，输入电压低的模块输出电流变小，从而实现该变换器输入电压均分和输出电流的均流；同时交错控制下的电流纹波抵消效应使输出滤波容得到了减小，论文最后给出了仿真和实验结果，以验证该方法的有效性。     

18开关双级矩阵变换器的空间矢量调制策略及其仿真研究

该文推导了从常规矩阵变换器（CMC）到双级矩阵变换器（TSMC）的演变过程，证明了二者开关函数等效、变换功能相同。由于拓扑结构不同，二者的空间矢量调制方法存在差别，该文分析了TSMC的几种典型拓扑电路，以18开关拓扑结构的TSMC为例，分析推导了其整流级和逆变级的空间矢量调制策略，给出了实现零电流换流的开关矢量顺序，并利用MATLAB对18开关TSMC调制策略进行仿真研究，仿真结果表明了TSMC具有和CMC同样优良的输入输出性能，验证了该文理论分析和调制策略的正确性。为双级矩阵变换器的进一步研究和软硬件设计提供了理论基础。     

双电压合成矩阵变换器共模电压的研究

该文在“原点开关”概念的基础上，对双电压合成控制策略下矩阵变换器共模电压的瞬时值进行了分析，总结了共模电压瞬时值产生的一般规律。提出了两种减小共模电压最大瞬时值的方法。通过改变零输出状态所对应的输入相电压的方法，分别使共模电压的最大瞬时值减小到原来的86．67％和57．73％，分析了两种方法对输出线电压局部平均值、输入相电流局部平均值及开关次数的影响。通过仿真验证了结论的正确性。     

三电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的研究

特定谐波消除SHEPWM，通过开关时刻的优化选择，消除选定的低频次谐波，具有波形质量高、效率高、直流电压利用率高、直流侧滤波器尺寸小等一系列显著优点，所以受到人们的普遍关注。该文首先针对1／4周期对称的脉宽调制波形，研究了三电平SHEPWM非线性方程组的求法，提出了以三角载波法生成非线性方程组初值的方法，使得求解非线性方程组的速度明显加快；根据非线性方程组的数值解，用POWERSIM电力电子专用仿真软件对三电平SHEPWM进行了仿真研究；用小功率MOSFET管构成二极管箝位三电平逆变器实验电路模型，以双DSP中压变频控制平台为控制器，对三电平SHEPWM方法进行实验研究。仿真和实验结果证实了SHEPWM的谐波消除效果和SHEPWM方法所具有的一系列显著优点。     

多电平逆变器特定谐波消除脉宽调制方法的仿真研究

研究了多电平SHEPWM技术，针对1/4周期对称的多电平PWM波或阶梯波形，给出了根据波形直接确定傅立叶系数和多电平SHEPWM非线性方程组的方法；采用三角载波SPWM方法确定非线性方程组的初值，保证和加速了非线性方程组迭代过程的收敛；以五电平为例，对多电平逆变器的SHEPWM方法，用POWERSIM专用仿真软件进行了仿真研究，结果证明：多电平SHEPWM非线性方程组形式和求解过程简单，易于收敛；根据非线性方程组求得的最终波形不受参考波形限制，能够根据调制比的变化而自动调整；当调制比小于一定值时，线电压所包含的电平数也会有所下降，以满足调制比变化和谐波消除的要求；直流母线电压利用率高；谐波消除效果非常理想，输出波形质量高，是多电平变换器的一种非常有效的控制策略。