变压器设计与DC-DC转换器技术同步发展

最近几年，在电子行业的许多领域中，从事于DC-DC转换器设计和制造的公司都在承受着很大的商业压力和竞争压力。市场需求已经转向小体积、高密度和更高效率的产品。     

用多相DC-DC转换器驱动高性能ASIC和微处理器

本文主要介绍驱动高性能ASIC和微处理器的多相DC-DC转换器设计方案及应用．     

电动汽车接入直流配电系统的稳定性及虚拟惯量控制

直流配电系统是未来城市配电系统新的发展方向,随着电动汽车的日益普及,电动汽车的充放电将对直流配电系统电压稳定性产生重大影响。首先,建立了电动汽车不同充放电方式下直流配电系统小信号导纳模型,并利用奈奎斯特稳定判据讨论了不同充放电方式下直流配电系统电压的稳定性差异。其次,为提高系统阻尼及系统电压稳定性,提出了电动汽车不同充放电模式的统一虚拟惯量控制方法,并对比分析了引入虚拟惯量前后系统电压的稳定性差异。最后,通过时域仿真算例和实验验证了理论分析的正确性以及所提方法的有效性。     

电动汽车双向DC-DC变换器分数阶PIλ控制

针对电动汽车复合储能系统中两相交错双向DC-DC变换电路,基于分数阶微积分理论,在电能流动的两个方向中,均采用超级电容电流内环、输入电压外环的双闭环控制策略,为每环设计分数阶PI^λ控制器。通过建立双向变换电路不同工作模式下的小信号数学模型,依据穿越频率和转折频率特性对各分数阶控制器的三个参数进行整定。通过Matlab/Simulink分别搭建整数阶控制和分数阶控制下的电路仿真模型,对比分析变换器在不同控制作用下的稳态性能和动态性能,结果表明:分数阶控制时,变换器输出电压可更快到达稳态值,在电动汽车负载变化迅速的情况下,更具优越性。     

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%。     

电动汽车与电动汽车用电池

电动汽车的制造和应用已有多年的历史。近年来,电动汽车和电动汽车电池的发展非常快。本文概述两者的某些背景、现状、发展规划和问题。     

电动汽车用外转子永磁无刷直流电动机设计

根据电动汽车电动机的特点,提出一种外转子永磁无刷直流电动机,结合一台小功率外转子永磁无刷直流电动机实例,应用电机设计几何相似律,设计了一台电动汽车用外转子永磁无刷直流电动机,并分析了其应用在电动汽车上的可行性.     

电动汽车对称半桥DC/DC变换器的建模和控制

针对对称双半桥双向DC/DC变换器在燃料电池电动汽车中的应用问题,通过状态空间平均法得出其动态小信号模型,构建了双闭环系统控制结构,并推导了其传递函数。在此基础上进行了电流内环和电压外环的设计和校正,通过仿真和实验验证了理论分析和设计的有效性。     

电动汽车充电器直流滤波器的设计

电动汽车用动力蓄电池组对充电电流纹波极其敏感,但是其本身具有反电动势,内阻极小,容易使充电器输出的充电电流纹波过大.针对以上问题,从滤波器抑制电流纹波的算法,快速响应能力以及输出的可调范围三个方面,对电动汽车充电器的直流滤波器的设计方法进行了讨论,并通过仿真验证了设计方案的合理性和可行性.     

电动汽车直流变换器中高压MOSFET的振荡分析与改善

电动汽车需要高功率密度、高效率、高可靠性的高压到低压DC-DC变换器来给车内的低压电子负载提供电源。ZVS移相全桥拓扑利用电路寄生元件实现器件零电压开关,具有开关损耗低、工作频率高、功率器件开关应力小、变换器可靠性高等优点。当出现导通延迟现象时,普通功率MOSFET在移相全桥变换器中由于体二极管反向恢复特性差不能及时清除内部载流子,会导致器件在开关过程中出错,进而影响系统的可靠性。英飞凌新型过AEC-Q101认证高压功率COOLMOS CFDA带有极快速的体二极管,并具有极低的导通电阻。实验表明在移相全桥变换中使用CFDA能够减小潜在体二极管反向恢复问题,提高系统效率以及可靠性,尤其适用于车用HV-LV的DC-DC变换器。     

High-voltage DC-DC converter for new-generation electric locomotives

Existing dc high-power locomotives at standard input voltages of 3 kV or 1.5 kV can be connected to high-voltage contact systems operated at a level of dc voltage that is n times higher via a novel n-cell capacitor, switching, bidirectional converter. Each cell voltage is defined by the locomotive power train DC input level, thus, the balancing of capacitor voltages is not required. PSIM-simulation has confirmed the positive properties of the scheme.     

A digital soft-start circuit for buck DC-DC converter

In this paper, a soft-start circuit is present to prevent the large surge current and overshoot voltage to improve the reliability of the DC-DC converter. The proposed structure generates the step-shaped soft-start voltage through 7 bits DAC. Combining with the PWM comparator, the soft-start circuit controls the system duty cycle directly. The mechanism of the soft-start acts as the high clamp function, which eliminates the need of the clamp circuit. A DC-DC buck converter with the proposed soft-start circuit is based on a 0.4 μm BCD process for verification Hspice simulation shows that under the condition with 3.6 V input voltage, 1.8 V output voltage and 600 mA load current, the soft-start is achieved. After 1.2 ms of the soft-start time, the operation turns to stable.     

DC-DC变换器新型数字控制方式的研究与对比

提出了一种DC-DC变换器的新型数字控制电路,由频域上的移动平均电路、时域上的微分电路、抗混叠滤波器、A/D变换器、加法器、减法器等构成,并将该数字控制方式与通过DSP构成的最小相位FIR滤波器控制方式及IIR滤波器控制方式相对比,研究不同数字控制方式的过渡特性,仿真出各种控制方式的过冲电压和调整时间,结果表明所提的新型数字控制电路能够获得比最小相位FIR滤波器优越的控制特性,且由简单数字电路构成,成本较低,有利于实用.     

DC-DC变换器数字控制离散建模研究

DC-DC变换器的数字控制相对于传统的模拟控制有很多优点.求解变换器的离散数学模型是设计其数字控制系统的基础.以boost变换器为例,应用线性平均法、准线性法和精确离散法分别求解DC-DC变换器的平均离散模型、准线性离散模型和精确离散模型;仿真分析三种离散模型在各种扰动下的响应.结果表明准线性模型能精确地描述系统在各种扰动情况下的响应,且可以方便地应用于变换器的数字控制的设计,以实现控制的自适应.     

DC-DC变换器数字控制离散建模研究

DC DC变换器的数字控制相对于传统的模拟控制有很多优点。求解变换器的离散数学模型是设计其数字控制系统的基础。以boost变换器为例,应用线性平均法、准线性法和精确离散法分别求解DC DC变换器的平均离散模型、准线性离散模型和精确离散模型;仿真分析三种离散模型在各种扰动下的响应。结果表明准线性模型能精确地描述系统在各种扰动情况下的响应,且可以方便地应用于变换器的数字控制的设计,以实现控制的自适应。     

燃料电池DC/DC变换器的设计

DC/DC变换器作为燃料电池供电系统中的重要组成部分,必须要求其有较高的转换效率。针对燃料电池的特性设计出一种简单高效的两级DC/DC变换器,该变换器以TMS320F2812为控制器核心,Boost和全桥移相电路为主电路的拓扑结构。介绍了硬件系统的整体设计和主要参数的计算,通过仿真和实验证明此DC/DC变换器的转换效率大于90%。     

用于电池储能装置的双向DC-DC变换器设计

针对传统方法由两个单向DC-DC变换器构成的电池储能装置,存在效率较低、功能少、重量较大、电路复杂等问题,设计了一个双向DC-DC变换器可实现对锂电池高效率的恒流充电和恒压放电。主控单元以STC12C5A 60S2单片机为核心,采用同步整流Buck-Boost电路,驱动部分以IR2104为中心控制功率MOS管。恒压充电范围1～2 A,电流步进值不大于0.1 A,电流控制精度不低于5%,充电效率大于95%;恒压放电电压30±0.5 V,放电效率大于90%;充放电过程可程控转换,具有过充保护功能。实验结果表明,整个设计样机实现电路简单,充放电效率高,重量不超过500 g,具有一定的实际应用价值。     

A one‐converter contactless charger for electric vehicles

A simple and reliable contactless battery charger for electric vehicles is proposed. Its feature is a unitized power factor correcting (PFC) converter and a high‐frequency inverter (HFI) where the low‐side switch of the HFI also works as the boost switch of the PFC in discontinuous conduction mode, which results in a high input power factor and low harmonic distortion without any feedforward control. The exiting current of the inductive connector, compliant with SAEJ1773, works effectively to make the converter operate in zero voltage switching (ZVS) condition. Another feature is that the charger is controlled by a single magnetically coupled variable frequency oscillator developed by the authors. This paper analyzes the circuits, gives a design example, describes the inductive connector and the oscillator, and presents experimental results. A 1.7‐kW output prototype charger achieved a charging efficiency of 87.4% for total one cycle charging, an overall efficiency of 90% at heavy load, and an input power factor of over 98%. © 2000 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 132(2): 73–81, 2000     

机载DC-DC变换器的研究

介绍了DC-DC变换器在飞机变频电源中的应用,根据飞机用电设备及供电系统的特点,提出了一种带有阻断电容的DC-DC全桥变换器,建立了它的静态模型.在分析了稳定性后,利用Saber软件对系统进行仿真,设计出一台15kW的实验样机,并给出相应的过压、过流保护电路.实验结果表明该电路工作原理正常,完全可以满足飞机供电的要求.     

DC-DC开关变换器开关工作频率设计

根据DC-DC型开关变换器的工作原理,以Buck型开关变换器为例,讨论了储能电感、滤波电容、输出纹波电压、变换器转换效率与全控型开关器件的工作频率之间的关系,为开关频率的选择提供了理论依据,并进行仿真验证,仿真结果与理论分析一致,表明了参数计算和选择的合理性.分析的方法和结论为其它类型的DC-DC开关变换器的开关管工作频率的分析和设计提供了有效的分析手段和方法,也为实际DC-DC开关变换器的设计和调试提供了新的思路.