新型单周控制软开关Boost-PFC变换器研究

单周控制是一种新型非线性控制策略,能够在一个周期内自动消除稳态和瞬态误差,动态响应快,适宜于PWM控制。该策略应用于PFC控制,能够很好地实现功率校正;开关管在零电压、零电流条件下工作,实现了软开关,因此功率器件开关损耗小。将单周控制和软开关技术一起引入Boost PFC,设计了一种新型单周控制软开关Boost PFC电路拓扑,其电路简单,控制也简单。仿真和实验证明,单周控制结合软开关应用于该新型Boost PFC变换器,实现了控制目标,取得了很好的效果。     

无损软开关无桥Boost PFC变换器的研究

针对无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器在高频工作时功率器件开关损耗大、电压电流应力高,提出了一种无源无损软开关Semi-bridgeless Boost PFC变换器,用于实现开关管和功率二极管的软开关,减小二极管反向恢复电流造成的电压尖峰,有效提高转换效率。详细分析了该软开关无桥Boost PFC变换器的工作原理,制作实验样机对电路的有效性进行了验证,实验结果表明所提软开关无桥变换器能有效减小开关损耗,降低元器件的电压电流应力和电磁干扰,效率高于硬开关无桥Boost PFC变换器。     

三电平Boost变换器软开关技术的研究

针对软开关多电平变换器具有效率高、功率因素高、开关应力小等众多优点,在原三电平Boost变换器基础上,提出了一种新型Three Level Boost软开关电路。首先分析了在不同模式下Boost TL电路结构的优缺点,同时给出了电路实现最优效果的控制模式;接着,提出了一种新型Boost TL软开关电路,通过对电路工作模式进行详细分析,给出了Boost TL变换器实现软开关运行的条件。最后,通过Saber仿真,验证了理论设计的正确性和可行性。     

一种新颖的三电平软开关功率因数校正电路

多电平变换技术，功率因数校正技术，以及软开关技术，是目前电力电子技术领域的3个研究热点，该文在这三者之间找到了一个应用的契合点，提出了一种新颖的单相三电平无源无损软开关PFC电路拓扑。论文首先从传统的二极管箝位型三电平变换器中推导出具有实用价值的三电平Buck和Boost电路拓扑，以后者为基础，重点研究了基于三电平Boost电路的三电平PFC电路的原理及实现问题，为了提高系统的效率，且不增加控制的复杂性，将一种无原理性过压的无源无损软开关电路单元引入该电路，文中详细地介绍了其原理和工作过程，给出了相应的设计要点，并进行了仿真研究。最后，设计了1台2KW三电平无源无损软开关PFC电路样机，实验结果表明，该电路不仅实现了三电平PFC的功能，而且所有功率器件均工作在软开关状态，系统效率高。     

一种新型的CCM PFC软开关技术研究

为降低电源设备对电网的谐波污染,功率因数校正技术已被广泛应用于电力电子设备中,且绝大多数PFC采用Boost电路。在中等及以上功率等级时PFC常采用电流连续模式,而功率二极管由于存在反向恢复特性,开关管的开通损耗被大大增加,电磁干扰加重。本文提出了一种新的无源无损缓冲电路,其能够抑制二极管的反向恢复特性,减小开关管的开通损耗。新电路的加入未引入开关管额外的电压应力,电路结构简单,软开关实现范围大,500 W实验样机验证了PFC效率能被大大提高。     

一种新型无桥Boost PFC电路

提出了一种新型无桥Boost PFC电路,该电路通过在2nd Dual Boost PFC(2ndDBPFC)的基础上增加两条耦合支路来实现升压二极管的自然关断和开关管的ZCS,大幅度提高了整机的效率。本文详细分析了该变换器的工作原理,讨论了实现开关管ZCS和升压二极管自然关断的条件,一台300W的实验样机验证了理论分析的正确性。由于DB PFC的输入母线直接与电感相连,导致很大的EMI,本文的新型无桥Boost PFC电路很好地解决了EMI的难题,Saber仿真结果表明该电路与传统Boost PFC电路的共模干扰几乎相等。     

一种软开关交错并联PFC变换器

重点研究了基于TI的UCC28070控制的一种有源软开关交错并联Boost PFC变换器,提出了一种新型的有源交错并联的Boost软开关电路。在Boost主开关两端并联一个由有源辅助开关和关断缓冲吸收电容组成的有源缓冲吸收支路,Boost的主开关管可以实现零电压开通与关断,二极管的反向恢复带来的能量损耗能够大大减少。并且,在整个开关周期期间,附加的辅助开关管是零电压开关。最后,设计试制了一台5 k W实验样机,结果表明,该电路的所有功率器件均实现了软开关。     

单周控制无源无损软开关高功率因数整流器

功率因数校正(PFC)是治理谐波的一种有效方法.设计了一种新型高效单相Boost高功率因数整流器,主电路在传统的Boost电路中加入无源无损软开关网络,在不改变电路原有工作原理、模式的情况下降低了du/dt和di/dt,提高了电路效率.控制电路采用IR1150作为主控芯片,简化了PFC电路的设计并缩小了装置体积.分析了单周期控制的功率因数校正原理与无源无损网络的工作原理,对高功率因数整流器的主要模块进行了详细分析与设计.设计了一种新型薄铜带工艺绕制的带中心抽头的三点式电感,有效地减小了高频集肤效应,改善了Boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升.250 W的样机试验表明,该高功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,实现了开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断.     

一种新型无源交错并联Boost软开关变换器

给出了一种新型无源交错并联Boost软开关变换器的拓扑结构,对其工作原理进行了详细分析。该拓扑结构简单,在传统交错并联Boost变换器中加入了一个对称的无源辅助电路,实现了开关管的零电压开通和关断。分析了该变换器各阶段工作模态的等效电路和实现软开关的条件,给出了辅助谐振电路的设计,并对主电路进行了仿真研究,仿真结果验证了电路分析的正确性和可行性。     

基于DSP的Boost PFC软开关变换器研究

详细分析了一种新颖的Boost软开关变换器,在传统的Boost变换器基础上加上缓冲元件电感和电容,从而实现开关管的零电流开通和零电压关断。提出了基于DSP的新型控制算法,该算法仅需在一个开关周期内采样负载电流和输入电压来计算占空比,实现功率因数校正(PFC)的目的,控制简单,实时性好。实验结果表明,该新型的变换器工作在软开关模式下,并且实现输入侧的单位功率因数。     

Soft‐Switching Interleaved PFC Converter with Lossless Snubber

This paper describes a soft‐switching interleaved power factor correction (PFC) converter with a lossless snubber. AC–DC converters require a unity input power factor characteristic with highly efficient operation to prevent the inflow of harmonic current to the power source. The proposed PFC converter improves the input current ripple with interleave control. The converter realizes a high efficiency by the soft‐switching operation of all switching devices without a large auxiliary resonant circuit. This paper introduces the soft‐switching operation of the converter. In order to confirm the validity of the proposed converter, experiments with a prototype of the PFC converter have been performed. The experimental results indicate that the proposed converter can realize the soft‐switching operation of all switching devices, a reduction in the input current ripple, a unity power factor of 98% or more, a sinusoidal input current, and constant output voltage control. The efficiency of the proposed PFC converter with a lossless snubber is higher than that without the lossless snubber. The results presented in this paper confirm the validity of the proposed converter.     

一款采用无源无损缓冲电路的新颖充电器

传统R.C.D吸收电路或称缓冲电路,利用电阻R吸收多余电能并转变成热量散发,降低了电路效率,增加了电子装置散热负担,不能适合许多要求高的场合。若能将此种损耗减少甚至消除,则将极大地改善整个装置的工作状况,提高可靠性。利用无源器件L.C和二极管D构成的无源无损缓冲器,没有电阻R,而且能将多余的能量反馈回电源,提高了电路的效率,增加了装置的可靠性。介绍了采用该种技术的单端反激式充电器的使用效果良好。实践证明,无源无损缓冲电路,较之传统的R.C.D缓冲电路,由于没有电阻R,发热少,效率高,工作可靠,比较适合一些高要求的场合。     

一种基于BOOST变换器的无源无损吸收方法

提出一种新颖的无源无损吸收方法 ,它可以使BOOST变换器的无源无损吸收电路的能量得到有效转移 ,从而使BOOST变换器效率明显提高。实验结果证明在相同开关频率下其效率明显高于传统的变换器 ,功耗降低使电路体积显著减小 ,且电路成本低于现有结构的电路。提出的结构可以应用于实现PFC的无源无损吸收     

新型NMVS无源无损缓冲电路的参数设计与实验

随着电力电子器件高频化的发展,无源无损缓冲电路由于使用元器件少,结构简单,控制方便而得到广泛关注.这里设计了一种新型的非最小电压应力(NMVS)无源无损缓冲电路,分析了电路的工作原理,阐述了各阶段的工作情况,设计了电路的参数,并基于Buck电路搭建了一个1 kW的NMVS无源无损缓冲电路进行了实验研究.实验结果表明,N...     

一种新颖的耦合电感无源无损缓冲电路及其设计方法

无源无损软开关技术是一种通过附加无源器件实现开关管软开关的手段,因其控制简单易于实现,在工程应用中得到了广泛的应用。但传统无源无损软开关技术应用于大功率场合时,流入缓冲电路二极管的电流较大,造成了成本上升和散热困难等一系列问题。首先分析了传统无源无损软开关技术应用于大功率Boost变换器上存在的不足,随后提出了一种新型耦合电感无源无损缓冲电路以及该电路谐振元件参数的设计方法。该设计以避免谐振回路参与主电路的续流过程为主要思路,降低流过二极管与缓冲电感的电流,提升变换器的转换效率。通过设计一台15 kW的样机,验证了该缓冲电路的正确性与可行性。     

三相单级全桥PFC变换器无源缓冲电路(英文)

介绍了一种新型三相单级全桥功率因数校正(PFC)变换器,该变换器能同时实现功率因数校正、输入输出侧电气隔离以及输出电压调节。详细分析了桥臂开关对臂导通期间,变压器一次侧振荡电压的产生机理及其抑制方法,并提出一种可抑制该振荡电压的无源缓冲电路。该电路由电容、电感和二极管组成,通过在变压器一次侧并联电容来达到抑制振荡电压的目的,利用电感与电容的谐振工作实现能量传递,将电容上的能量在一个开关周期内转移给负载。实验结果证明,该无源缓冲电路的采用有效地抑制了变压器一次侧以及各开关管的振荡电压。     

无源无损软开关在Buck-Boost变换器中的应用

详细分析一种基于Buck-Boost变换器的无源无损电路单元,仅通过在变换器中附加一些无源元件实现了开关管的零电流导通和零电压关断,并将缓冲元件的能量回馈给变换器的输入输出端,达到了无损的效果。示出最优参数的方法,而且相比有源电路,该缓冲电路单元结构简单、控制方便、可靠性更高,并能在软开关的情况下保持开关管的最小电压应力,并与传统的Buck-Boost变换器进行比较,验证其具有更高的效率。     

一种新颖的耦合电感MVS无源无损缓冲电路

研究了一种适用于大功率Buck变换器的带耦合电感的最小电压应力(Minimun Voltage Stress,简称MVS)无源无损ZCS开通缓冲电路,它利用耦合电感的漏感与谐振电容在功率管开关过程中进行谐振,实现软开关。分析了变换器的工作模态,给出了软开关环节中耦合电感和谐振电容的参数设计方法,并搭建了150 W实验样机。实验结果表明,该结构实现了功率开关管ZCS开通和近似ZVS关断,抑制了功率二极管的反向恢复过程,减小了开关损耗,提高了变换器的效率。     

A novel prototype of auxiliary edge resonant bridge leg link snubber‐assisted soft‐switching sine‐wave PWM inverter

This paper proposes a new circuit topology of the three‐phase soft‐switching PWM inverter and PFC converter using IGBT power modules, which has the improved active auxiliary switch and edge resonant bridge leg‐commutation‐link soft‐switching snubber circuit with pulse current regenerative feedback loop as compared with the typical auxiliary resonant pole snubber discussed previously. This three‐phase soft‐switching PWM double converter is more suitable and acceptable for a large‐capacity uninterruptible power supply, PFC converter, utility‐interactive bidirectional converter, and so forth. In this paper, the soft‐switching operation and optimum circuit design of the novel type active auxiliary edge resonant bridge leg commutation link snubber treated here are described for high‐power applications. Both the main active power switches and the auxiliary active power switches achieve soft switching under the principles of ZVS or ZCS in this three‐phase inverter switching. This three‐phase soft‐switching commutation scheme can effectively minimize the switching surge‐related electromagnetic noise and the switching power losses of the power semiconductor devices; IGBTs and modules used here. This three‐phase inverter and rectifier coupled double converter system does not need any sensing circuit and its peripheral logic control circuits to detect the voltage or the current and does not require any unwanted chemical electrolytic capacitor to make the neutral point of the DC power supply voltage source. The performances of this power conditioner are proved on the basis of the experimental and simulation results. Because the power semiconductor switches (IGBT module packages) have a trade‐off relation in the switching fall time and tail current interval characteristics as well as the conductive saturation voltage characteristics, this three‐phase soft‐switching PWM double converter can improve actual efficiency in the output power ranges with a trench gate controlled MOS power semiconductor device which is much improved regarding low saturation voltage. The effectiveness of this is verified from a practical point of view. © 2006 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 155(4): 64–76, 2006; Published online in Wiley InterScience ( www.interscience.wiley.com ). DOI 10.1002/eej.20207