PWMBuck变换器的起动过程

本文通过建立变换器中电感电流包络的微分方程,对电感电流连续工作模式下的闭环PWM Buck开关变换器的起动过程进行了研究。在连续导电模式下,变换器在起动时输出电压有时会出现振荡和过冲现象。文中推导出了存在振荡和过冲现象的条件、振荡频率、过冲电压的发生时刻和过冲电压的最大值。最后采用PSPICE仿真验证了理论分析的正确性。     

一种基于PT控制的改进型Boost变换器

提出一种改进型Boost变换器,有效抑制了基于脉冲序列(PT)控制的Boost变换器工作在电感电流连续模式(CCM)时出现的输出电压低频波动现象。分析了该变换器工作在一个开关周期内不同模态的等效电路及能够抑制低频波动现象的原因。仿真和实验结果表明改进型Boost变换器具有输出电压无低频波动的优点。     

双频率控制开关变换器低频波动现象抑制方法

针对传统双频率控制技术应用于电感电流连续导电模式开关变换器时存在的电感电流和输出电压低频波动问题,在介绍该技术控制原理的基础上,建立了输出电容储能迭代模型,利用该模型揭示了一个开关周期内电感储能变化量不为零是产生低频波动现象的根本原因。为解决此问题,通过将电感电流信息引入反馈控制环路,提出并研究了峰值电流型固定关断时间双频率控制技术,分析了该技术的工作原理和低频波动现象抑制机理。通过与传统双频率控制技术进行仿真和实验对比研究,结果表明峰值电流型固定关断时间双频率控制方法能够有效抑制低频波动现象的发生。     

一种基于脉冲序列控制的改进型Buck变换器

通过对传统的基于脉冲序列(PT)控制的Buck变换器拓扑电路进行改进,有效地抑制了传统的PT控制Buck变换器工作在电感电流连续模式(CCM)时出现的输出电压低频波动现象。详细分析该改进型Buck变换器的工作模态,得出抑制低频波动的原因。最后通过仿真和实验结果表明,该改进型Buck变换器相比于传统Buck变换器具有抑制输出电压低频波动的优点。     

一种PT控制带耦合电感的升压型变换器

基于脉冲序列(PT)控制升压型变换器在电感电流连续模式(CCM)时,输出电压会产生不良的低频波动现象。在此提出一种带耦合电感的升压型变换器,能有效解决此问题。首先分析了所提变换器在一个开关周期内不同模态的等效电路,得出其抑制低频波动现象的原因。然后比较了不同类型升压变换器的优缺点。仿真和实验表明,所提变换器具有动态响应速度快、鲁棒性好、超调量小、低频波动小等优点。     

磁集成开关电感Sepic变换器研究

为了提高传统非隔离变换器的电压增益、开关频率和功率密度,同时减小电感的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成开关电感技术应用到传统的Sepic变换器中,提出了磁集成开关电感Sepic变换器.采用开关电感结构替换传统Sepic变换器中的电感能够有效提高变换器的电压增益;采用磁集成技术能够减小变换器电感支路的电流纹波.通过模...     

单管直流变换器三电平拓扑的交错开关方式

为降低开关管电压应力，提出了一种新型三电平拓扑变换方法，可直观地得到6种单管直流变换器的三电平拓扑。由于增加了开关管，可引入新的控制方式。通过分析变换器在不同开关相角下滤波电感电流脉动的大小，得出了在同样的电流脉动要求下，采用交错开关方式与采用传统开关方式相比，滤波电感可减小的幅度。最后通过实验验证了分析结果。     

采用耦合电感的并-并型双管正激组合变换器

交错并联双管正激组合变换器既保留了单个双管正激变换器开关电压应力低和可靠性高的优点，又可提高变换器的等效频率，减小输出电流脉动。在组合变换器中引入耦合电感，利用其耦合两电感之间的电流转移，使组合变换器工作在单个电感电流断续而总的输出电流连续的模式下，彻底地解决了副边续流二极管的反向恢复问题，又能使开关管工作于零电流开通状态。     

PWM Buck变换器中的混沌现象的研究

本文以闭环PWM控制的Buck开关变换器为例,采用非线性迭代映射法对电感电流连续模式下变换器中出现的混沌现象进行了分析研究,确定了开关转换时刻及转换时刻的输出电压和电感的值,最后采用PSpice时行了计算机住址验证。     

交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器

为了提高传统的Cuk变换器的电压增益、电压传输效率、输出电流纹波,同时减小电感支路的电流纹波和变换器的体积重量,将磁集成技术和交错并联技术应用到传统的Cuk变换中,提出了交错并联磁集成开关电感/开关电容Cuk变换器的拓扑。通过采用开关电感/开关电容结构替换传统变换器中的电感与电容的方式,采用磁集成技术并合理设计耦合电感间的耦合系数,能够减小该变换器电感支路的电流纹波、提高系统暂态响应速度、减小变换器的体积重量,进而提高变换器的电气性能。最后通过实验样机的结果验证了理论分析的正确性。     

具有低频电流纹波抑制功能的电流型桥式光伏微逆变器

合理的低频电流纹波水平能有效增加微逆变器的寿命,提高光伏电池的输出功率。文中提出一种器件复用的电流型桥式变换器,作为两级式光伏微逆变器的前级,针对该变换器提出了一种双占空比调制策略,分析了在该策略下变换器的工作原理,在此基础上提出了一种可实现光伏电池侧低频电流纹波抑制的策略。分析了变换器的小信号模型,分别设计了升压电感电流内环、光伏电池电压外环以及低压侧电压环的调节器参数,并通过根轨迹验证了在整个光伏电池运行范围内变换器均能稳定运行。实验样机运行结果验证了分析与设计参数的正确性。     

高频Buck变换器输出电压纹波理论分析与实验测量

Buck变换器广泛用于服务器供电电源等场合。提高开关频率可降低变换器体积,但寄生参数对输出电压纹波的影响不可忽略,本文针对此现象展开研究。首先根据Buck变换器高频等效电路模型,求解输出电压数学表达式,推导输出电压纹波变化规律及相应的判定条件,提出输出电容支路上寄生参数影响输出电压纹波大小的结论。通过设计高频同步Buck变换器实验方案,并选用高带宽的测试设备和最小测试环路,实现了对高频电压纹波正确的实验测量,验证了理论分析的正确性。该研究为Buck变换器的电路设计提供理论依据,并为高频实验测量提供相关经验。     

应用于混合动力变换器中的新型变频控制方法

针对混合动力车载变换器中由于电感量较小，而导致功率器件工作频率较高，从而引起开关损耗过大的问题，该文提出了一种新颖的变频控制方法。该方法根据DC/DC变换器输出电压的变化相应地调整开关管的工作频率，有效地减少了在整个电压输出范围内的开关损耗，避免功率模块局部过热。同时，针对额定电流输出时开关损耗应力较大的问题，提出了电感电流恒脉动的变频控制方法。以此保证在整个输出电压范围内电流峰值恒定，从而在提高电感利用率的同时减少了开关损耗。另外，当输出电流小于额定电流时，提出了一种损耗最小化的变频控制方案。实验表明，采用变频控制方法在减少电感体积的同时，并没有使功率开关的损耗明显增加，从而合理地解决了散热问题。该控制策略可以用于混合动力车载变换器中。     

模块化多电平矩阵变换器低频控制方法

模块化多电平矩阵变换器(MMMC)在低频甚至零频率运行时,低频纹波电压与输出频率成反比,导致模块电容电压波动过大而影响MMMC安全运行。为解决该问题,提出一种MMMC低频控制方法。该方法外环采用层次化电容电压平衡控制,并基于能量交换规律将输出二倍频纹波电压当做有用成分,与电容电压直流分量共同参与平衡控制,最后,通过复合控制器实现MMMC相间平衡和低频纹波抑制的双重控制;内环采用各桥臂电流独立控制,避免了复杂的解耦变换和内部环流产生。该方法适用于输出零频率的特例工况。通过半实物实验验证了所提控制方案的可行性、有效性以及优良的动静态特性。     

Boost变换器的能量传输模式及输出纹波电压分析

分析了Boost变换器在开关关断期间的能量传输模式，根据流经电感的最小电流与输出电流的比较，将其分为完全电感供能模式（CISM）和不完全电感供能模式（IISM），得出了CISM和IISM的临界电感和临界条件。指出工作在连续导电模式（CCM）的Boost变换器，既可能工作在CISM也可能工作在IISM；而在不连续导电模式（DCM）的Boost变换器，必定工作在IISM。指出对于给定负载、电容和开关频率的Boost DC-DC变换器，CCM-CISM模式的输出纹波电压最小且与电感无关；CCM-IISM模式的输出纹波电压较大且随电感减小而增大；DCM模式的输出纹波电压最大且亦随电感减小而增大；CISM和IISM的临界电感即为使得变换器的输出纹波电压最低的最小电感。文中给出了实例，并用实验结果验证了理论分析的正确性。     

A new non‐isolated free ripple input current bidirectional DC‐DC converter with capability of zero voltage switching

In this paper, a new nonisolated free ripple input current bidirectional dc‐dc converter with capability of zero voltage switching (ZVS) is proposed. The free ripple input current condition at low voltage side is achieved by using third winding of a coupled inductor and a capacitor for the whole range of duty cycles. In the proposed structure, the voltage conversion ratio can be more increased by adding the turn ratio of the second winding of the coupled inductor for the whole range of duty cycles. By adjusting the value of an auxiliary inductor in the topology of the converter, according to the power, the ZVS operation of the implemented 2 switches can be achieved throughout the whole power range. The mentioned features of proposed converter are validated theoretically for both boost and buck operations. In this paper, the proposed converter is analyzed for all operating modes. Moreover, all equations of the voltages and currents of all components, voltage conversion ratio, the required conditions for ZVS operation of switches, and also required conditions for canceling input current ripple at low voltage side are obtained. Finally, the performance of the proposed converter is reconfirmed through experimental and EMTDC/PSCAD simulation results.     

开关变换器的本质安全特性分析与设计

通过分析开关变换器的最危险故障状态,得出了判断其内部本质安全的等效电感电路.根据开关变换器的最大输出短路释放能量,得出了变换器的输出短路等效电容.以电容、电感电路的点燃曲线作为依据,得出了开关变换器内部和输出本质安全的判断方法.以变换器同时满足本质安全和期望的输出电压纹波要求作为限制条件,得出了电感、电容的设计范围.以Buck变换器为例进行了分析和试验,结果验证了所提方法的可行性和理论分析的正确性.     

具有LCL单元的磁集成Boost变换器

提出一种由2个电感、一个电容和2个二极管组成的LCL单元,利用该单元的储能作用,提高升压变换器的电压增益.应用磁集成技术对电感进行耦合集成,降低电感电流纹波.为进一步增加电压增益、减小开关管的电压应力引入电容C2.分析了变换器的工作原理,推导了电压增益公式、开关器件的电压应力和电感电流纹波.与传统Boost变换器相比,...     

A single‐phase buck‐boost PFC converter with output‐voltage,ripple‐reducing operation

This paper describes a new single‐phase buck‐boost power‐factor‐correction (PFC) converter with output‐voltage, ripple reducing operation. The converter consists of a conventional buck‐boost PFC converter and an additional switch to obtain a freewheeling mode of the dc inductor current, and is operated by two modulators. The first modulator controls the buck‐boost switch to obtain PFC. The other modulator controls the square value of the instantaneous dc inductor current to perform the output‐voltage‐ripple‐reducing operation. In the two modulations, the time integral value of the input and output currents in each modulation period are controlled directly and indirectly, respectively. Thus, modulation errors or undesirable distortions of the input current and output voltage ripple are eliminated even if the dc inductor current produces large ripple in a low‐frequency range. The theories and combination techniques for the two modulators, implementation, and experimental results are described. © 1998 Scripta Technica, Electr Eng Jpn, 126(2): 56–70, 1999     

A high step‐up half‐bridge DC/DC converter with a special coupled inductor for input current ripple cancelation and extended voltage doubler circuit for power conditioning of fuel cell systems

This paper presents a high step‐up soft switched dc–dc converter having the feature of current ripple cancelation in the input stage that is specialized for power conditioning of fuel cell systems. The converter comprises a special half‐bridge converter and a rectifier stage based upon the voltage‐doubler circuit, in which the coupled‐inductor technology is amalgamated with switched‐capacitor circuit. The input current with no ripple is the principal characteristics of this topology that is achieved by utilizing a small coupled inductor. In addition, the low clamped voltage stress across both power switches and output diodes is another advantage of the proposed converter, which allows employing the metal–oxide–semiconductor field‐effect transistors with minuscule on‐state resistance and diodes with lower forward voltage‐drop, and thereby, the semiconductors' conduction losses diminish considerably. The inherent nature of this topology handles the switching scheme based on the asymmetrical pulse width modulation in order for switches to establish the zero voltage switching, leading to lower switching losses. Besides, because of the absence of the reverse‐recovery phenomenon, all diodes turn off with zero current switching. At last, a 250‐W laboratory prototype with the input voltage 24 V and output voltage 380 V is implemented to verify the especial features of the proposed converter. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.