高效率谐振型开关电容变换器

提出了一种谐振型开关电容变换器拓扑.它解决了传统的开关电容变换器(Switched Capacitor Converter,简称SCC)在电容周期性充放电过程中因产生很大的电流应力,使得输出电流在增加的同时,变换器的效率急剧下降的问题.这里,详细分析了谐振型开关电容变换器的工作原理和设计方法.实验结果验证了该类变换器的高效性.     

高效率谐振型开关电容变换器

传统的开关电容变换器在电容周期性的充放电过程中会产生很大的电流应力,并且随着输出电流的增加,变换器的效率将急剧下降。因此,传统的开关电容变换器只能使用在输出电流很小的场合。为了解决这一问题,本文提出一种谐振型开关电容变换器拓扑,并详细分析了其工作原理和设计方法,实验结果验证了此类变换器的高效性。     

磁集成LLC谐振变换器的设计

LLC谐振变换器优于常规硬开关脉冲宽度调制(PWM)变换器:效率高、重量轻、体积小等,且全负载范围内切换可实现零电压开关(ZVS)。重点并详细介绍了磁集成LLC型谐振变换器的主电路结构和设计方法,用基波分量法求得其电压增益,并用MATLAB仿真,进行谐振网络参数设计和优化,其中还包括了其它元器件的选择。利用所介绍的设计方法,制作了一台工作频率在68.9kHz～106kHz、功率为96W的样机,成功实现了开关管的零电压开关(ZVS)和次级整流管的零电流开关(ZCS),峰值效率达到了92.3%,实验结果验证了设计方法的可行性和有效性。     

基于LLC谐振变换器的串联电池组均衡电路研究

为解决动力电池在成组使用时出现不一致性,提出了一种基于LLC谐振变换器的串联电池组均衡电路.LLC谐振变换器可将能量直接从最高电压电池转移到最低电压电池,实现了变换器初级开关的零电压开关(ZVS)和近零电流开关(ZCS),并在变换器次级电路中实现二极管的ZVS.为验证该均衡电路的有效性,搭建了由6节电池组成的均衡电路进行仿真实验.实验结果表明,2W时电池组达到了93.5％的最大效率.在60 min时6节电池的电压趋于一致,所有电池均达到平衡.同时,无论是在静置、充电还是放电状态下,该均衡器的精确度都可以维持在0.02 V内.     

基于LLC串联谐振的半桥变换器的研究

提出了一种新型LLC串联谐振变换器。它可使原边所有的开关管零电压导通、副边的整流管零电流关断,因而可实现极高的转换效率。由于电路利用了变压器的励磁电感,可使变换器在宽输入范围内实现软开关。此外,利用漏感参与谐振,可有效降低副边整流管的电压应力,提高EMI性能。在分析LLC串联谐振变换器工作原理的基础上,设计了实验样机。实验结果证明,变换器转换效率可达到92.1%。     

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.     

非线性零电流谐振变换器的研究

提出一种采用非线性电抗器的ＺＣＳ－ＱＲＣ电路。因其具有输出电压和电流纹波小而有利滤波，负载电流对电压变换比影响很小，所需的直流偏磁比小等优点，预计较适用于大功率场合。通过计算机仿真对电路进行了理论分析，并通过实验加以验证。     

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。     

基于单周期控制的移相全桥谐振变换器

文章介绍的移相全桥谐振变换器拓扑,结构简单、成本低、效率高,容易实现软开关和较低的电磁干扰。输出部分采用Class- E倍流谐振整流器,这种整流器适合工作于高频谐振变换器拓扑,具有低损耗、高效率、低EMI的特点,且其倍流式结构适合于低压大电流输出电路。控制部分采用单周期控制方法,能有效提高电源的动态响应。文中分析了这种移相全桥变换器的工作原理,并给出了仿真电路图,最后用实验结果验证了理论和仿真分析的正确。     

准谐振变换器的变结构控制

以Boost零电流开关准谐振变换器(ZCS-QRCs)为例,首先根据其工作原理建立了高阶动态电路方程,并推导出适合于变结构控制的大信号电路模型;其次根据变结构控制的具体思路选取切换面函数并求取控制率.仿真结果表明该控制方法的有效性,系统具有良好的动态性能和鲁棒性.     

一种改进PWM控制半桥ZVS变换器研究

本文分析了一种半桥软开关直流变换器。与传统半桥电路相比,该电路增加了一个由辅助开关管和一个二级管组成的支路。采用一种改进的PWM控制方法。主开关管不仅工作在对称状态,而且能很好地实现软开关。辅助开关开关管在主开关管关闭期间实现ZVS和ZCS导通,辅助开关管不仅为主开关管实现ZVS创造了条件,而且大大减轻了变压器漏感和主开关管结电容之间的振荡。文中详细分析了该变换器的工作原理,仿真和试验研究表明,该变换器具有优良的性能。     

基于双变压器的复合式谐振三电平零电流开关变换器

针对分布式光伏发电接入中压直流配电网的应用场合,提出了一种基于双变压器的复合式谐振三电平变换器。新型变换器是在传统中性点钳位型三电平电路的基础上,通过添加一个辅助电路实现了基础三电平电路的固定占空比运行,变换器工作于电流断续模式。其中,基础三电平电路传输大部分功率,而辅助电路采用脉宽调制方式,可以实现基础三电平电路在全负载范围内的零电流开关,从而显著降低变换器的开关损耗。重点讨论了辅助变压器变比和谐振电容对开关管电流、谐振电压峰值、谐振电感值大小的影响,提出了相应的参数设计指导原则。最后,制作了一套300～1 500 V/2 kW原理样机对所提变换器的性能进行了验证。     

对称PWM控制ZVS半桥变换器研究

与传统半桥电路相比,采用对称PWM控制方法的半桥软开关直流变换器电路增加了一个由辅助开关管和一个二极管组成的支路.其主开关管不仅工作在对称状态,而且能很好实现软开关,辅助开关管在主开关管关闭期间实现ZVS和ZCS导通.在分析该变换器的工作原理基础之上,研究了其工作特性,重点分析了谐振电感在实现ZVS和引起占空比丢失方面的影响,仿真和实验研究表明该变换器具有优良的性能.     

基于频率跟踪控制的串联谐振变换器研究

在石油钻井随钻仪器的供电系统中,常采用泥浆发电机供电。由于电机的转子和定子在结构上是分离的,所以转子侧的直流电不能直接给定子侧的随钻仪器供电,于是引入了一个具有可分离变压器的串联谐振全桥变换器来实现功率耦合。分析了串联谐振全桥变换器的特性,针对井下高温环境,谐振参数随温度变化较大,引入了谐振频率跟踪控制,使变换器始终工作于谐振频率处,保证电机转子与定子侧的最大功率耦合。给出了控制环路的设计,实验证明,频率跟踪控制能很好地跟踪谐振频率,实现最大功率耦合。     

串联谐振变换器的最优轨迹控制

介绍了串联谐振变换器的最优轨迹控制法。首先分析了串联谐振变换器的4种工作模式,然后以谐振电感电流和谐振电容电压为状态变量,基于状态平面分析法推导了系统的最优轨迹控制法则。控制目的是使这两个状态变量跟踪他们期望的稳态轨迹,从而减少暂态振荡并在极短时间内达到稳态。实验结果表明,最优轨迹控制系统的暂态性能非常好。     

谐振式激光器恒流充电电源的设计

基于串联潴振电路结构,固定导通时间、变频控制以及零电流切换的技术^[1],为激光器高压储能电容设计了20kV／50mA的恒流充电电源。对随着充电电压增高,谐振频率漂移引起的开关非零切换问题,设计了零电流同步开天探测控制电路。充电电压和充电电流的大小由微处理器控制。前者正比丁充电电流脉冲的总个数,后者则止比于开关工作频率。     

基于移相控制的串联谐振变换器稳态分析

将基波分析法应用到基于移相控制的串联谐振变换器,以电路稳态模型为基础计算出变换器的电压增益、电路阻抗、谐振电容电压和谐振电感电流、电压电流应力及功率,得到这些量与工作频率、占空比及等效负载品质因数之间的数学表达式,并通过仿真图形进行直观显示。最后通过搭建的电路进行了实验验证。     

基于MC33067的LLC谐振全桥变换器的应用设计

LLC变换器以其卓越的性能迅速成为DC/DC变换器的首选拓扑,而目前该拓扑大多应用在小功率半桥变换器,而在大功率全桥变换器中的应用还较少。在此提出了一种基于高性能谐振控制器MC33067的LLC谐振全桥变换器设计方案,该拓扑采用了固定死区的互补调频控制方式,巧妙利用了变压器的励磁电感和外置谐振电感与谐振电容发生谐振,实现了初级零电压(ZVS)开通以及次级零电流(ZCS)关断,并给出了输出直流电压48 V,满载功率2 kW的试验结果。试验结果表明,LLC谐振全桥变换器具有高频、高效率等优点,符合电源高功率密度、高效的发展要求。     

移相串联谐振高压电容器充电电源谐振参数设计方法及其电流控制策略

针对基于移相串联谐振全桥变换器(PS-SRC)的高压电容器充电电源,提出了谐振参数设计方法和充电电流模糊控制的策略。为了克服串联谐振高压电容器充电电源工作在欠谐振电流断续模式的缺点,通过移相控制使其工作在过谐振电流连续模式下。分析了PS-SRC三种工作模式的特点,推导了其边界条件,基于数值求解方法,对适用于高压电容器充电的工作模式进行了深入的分析,并根据高压电容器充电电源的应用要求,提出了谐振参数设计方法。针对PS-SRC精确数学模型难以推导的情况,提出了采用模糊控制的充电电流控制方案,给出了主要设计方法。最后,通过实验验证了谐振参数设计方法的正确性以及模糊控制实现恒流充电的可行性。     

蓄电池充电电流控制的LLC谐振变换器研究

LLC谐振变换器电压控制模式通常采用误差放大器输出电压来直接控制开关频率,该控制方法使LLC谐振变换器的增益与频率之间的关系较为复杂,导致补偿网络设计相对较难,动态响应速度较慢,且大多数控制方案都未考虑集成变压器次级漏感带来的虚拟增益对谐振变换器参数设计的影响。针对以上问题,研究了基于充电电流控制的LLC谐振变换器,分析了变压器次级漏感,推导出电压增益表达式。与传统电压模式控制LLC谐振变换器相比,充电电流控制LLC谐振变换器保持了软开关特性,输入瞬态响应速度和负载动态响应速度均有较大提升,无需压控振荡器,在简化反馈回路设计的同时实现了固有前路反馈。文中详细分析了充电电流控制LLC谐振变换器的工作原理和集成变压器次级漏感的考虑事项,最后通过仿真和实验验证了理论的正确性。