具有低能耗辅助电路的并联谐振直流环节逆变器

为提高逆变器的转换效率,提出了一种具有低能耗辅助谐振电路的并联谐振直流环节逆变器.在传统硬开关逆变器的直流环节添加辅助谐振电路,使直流母线电压周期性地归零,实现逆变桥主开关器件的零电压开关,而且辅助开关器件也可以实现零电压关断和零电流开通.此外,其辅助谐振电路只有一个辅助开关器件,控制简单;辅助开关和谐振元件都位于直流母线的并联支路上,有利于降低辅助谐振电路的能耗.对其工作原理进行分析,给出不同工作模式下的等效电路图和软开关的实现条件.制作一个5kW的实验样机,通过实验结果验证该软开关逆变器的有效性.     

具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器

为实现三相逆变器节能运行,提出一种具有软开关功能的三相谐振直流环节逆变器.直流侧的辅助谐振电路将参与换流过程,使直流环节电压在桥臂上的主开关动作之前变化到零,主开关能完成零电压软切换动作,通过降低开关损耗来实现逆变器节能运行.分析了1个开关周期内的电路工作流程.实验结果显示开关器件动作时处于软切换.因此,该辅助谐振电路结构对于研发节能型三相逆变器具有参考价值.     

一种新型最小电压有源箝位PFC控制器

设计了一种可实现最小电压有源箝位功能的新型PFC控制器,分析了相应的控制策略,并给出电路实现方法。由该控制器构成的PFC预调节器能够抑制升压二极管的反向恢复电流,并实现开关器件承受的电压应力最小化。采用前沿调制技术,减小输出电容上的纹波电流,可编程的导通延迟时间可以实现主开关和辅助开关的零电压导通。芯片采用1.5μm BCD(Bipolar,CMOS,DMOS)工艺设计;通过仿真实验,对设计进行了验证。     

一种改进的二极管箝位型多电平变换器拓扑

多电平电路在高压大功率领域的拓展受到其复杂电路拓扑的制约,因此近年来不断有新型多电平电路结构被提出。本文在传统多电平逆变器拓扑结构的基础上,提出了一种新型单相七电平电压源逆变器拓扑。新型电路拓扑是在传统的单相全桥五电平箝位二极管电路基础上,增加了两个开关器件,利用10个开关器件以及4个箝位二极管产生了7种不同的电平输出。详细分析了该逆变器的拓扑结构,给出了PWM控制策略。最后通过仿真实验验证了这种拓扑的可行性。该逆变器对传统箝位二极管逆变器在结构上做出了优化。     

节能型谐振直流环节逆变器

为改善逆变器的运行效率,提出了一种节能型三相谐振直流环节软开关逆变电路,在直流环节增设了辅助电路.当主开关需要切换时,提前使辅助电路进入谐振状态,将直流环节电压变化到零,保证主开关完成零电压软切换,并且辅助开关也能完成软切换.通过控制辅助开关切换的间隔时间来调节直流环节电压保持为零的时间,使逆变器能根据需要来调整脉宽调制策略.详细说明了电路的工作过程.实验结果表明逆变器主开关和辅助开关能完成软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能谐振直流环节逆变器具有借鉴意义.     

中小功率三相高频节能型谐振直流环节逆变器

为使中小功率三相逆变器实现在高开关频率下的节能运行,首次提出了一种新型三相谐振直流环节逆变器拓扑结构.设置在逆变器直流环节的辅助电路参与换流过程时,桥臂输入端的直流环节电压能周期性形成零电压状态,主开关和辅助开关都能完成零电压软切换.在高频金属氧化物半导体场效应晶体管（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET）作为该逆变器的开关器件时,实现零电压软切换能消除MOSFET的容性开通损耗,有利于优化逆变器效率.文中分析了电路的工作流程.2.5kW样机上的实验结果表明开关器件都处于零电压软切换.因此,该拓扑结构对于研发高性能的中小功率三相逆变器具有参考价值.     

新型单相软开关AC-DC-AC变换器

为改善单相AC-DC-AC变换器的性能,提出了一种单相谐振直流环节零电压开关AC-DC-AC功率变换器拓扑结构,由图腾柱式单相整流器,位于直流环节的辅助谐振电路和单相全桥逆变器组成.利用同一组辅助电路能分别将整流器输出端电压和逆变器输入端电压变化到零,使整流器和逆变器桥臂上的开关器件分别实现零电压切换.分析了电路的工作流程,在1.2kW样机上的实验结果表明开关器件完成了软切换.该拓扑结构对于研发节能型单相AC-DC-AC变换器具有借鉴意义.     

280 W移相全桥软开关DC/DC变换器设计

为抑制输出整流二极管反向恢复引起的电压振荡,采用原边带箝位二极管的电路拓扑设计DC/DC变换器.通过调节移相角调节输出电压,利用开关管的结电容和外接电容以及原边串联电感作为谐振元件,使开关管能进行零电压开通和关断,与传统的移相变换器相比,在变压器原边增加了2个二极管对输出整流二极管进行箝位,实验表明,该方案在实现开关管零电压开通和关断的同时,能够抑制输出整流二极管两端的电压振荡,减小输出整流二极管的电压应力.     

多谐振软开关全桥Boost变换器

提出一种利用多谐振实现开关管软开关的全桥Boost变换器.其将变压器漏感作为谐振电感,利用电感与电容谐振实现桥臂开关管和箝位开关管的软开关.桥臂开关管工作于零电流开通与零电压关断状态.有源箝位电路既可抑制变换器工作时可能出现的振荡电压,又可将箝位电容吸收的能量返还回主电路,且箝位开关管工作于零电压开通与零电流关断状态.最后利用硬件实验验证了其多谐振软开关特性.     

无源器件辅助换流的单相全桥软开关逆变器

为提高单相全桥逆变器的转换效率,提出了一种无源器件辅助换流的单相全桥软开关逆变器拓扑结构,通过在逆变器桥臂上增加辅助谐振电路,实现了开关器件的软开关动作.辅助谐振电路中无辅助开关器件,只含有电感、电容和二极管等少量无源器件,这有利于降低辅助电路的成本,而且不会使逆变器的控制策略复杂化.此外,在逆变器处于死区状态时,负载电流能通过辅助谐振电路续流,可以改善逆变器输出电流波形的畸变率,减小了死区的不利影响.文中详细分析了电路的工作过程,在功率为4kW的单相实验样机上进行了实验验证,获得的实验结果表明在轻载和满载时逆变器的开关器件都能实现软开关,逆变器输出电流波形的畸变率都得到了改善.因此,该无源器件辅助换流的单相全桥软开关拓扑结构对于提高逆变器的性能具有重要意义.     

节能型单相全桥谐振极逆变器

单相全桥逆变器处于硬开关状态时,随着开关频率的增大,开关损耗明显增大,影响逆变器效率的提高.为解决这一问题,提出了一种节能型单相全桥谐振极逆变器,在逆变器处于死区状态时,将要开通的主开关并联的谐振电容的电压能减小至零,主开关动作时能完成零电压软切换,双向辅助开关动作时能完成零电流软切换.讨论了电路的工作流程,实验结果表明主开关和辅助开关完成了软切换动作.该单相全桥软开关逆变器可以向高开关频率的场合推广应用.     

A new quasi-parallel resonant DC link for soft-switching PWMinverters

A new quasi-parallel resonant DC-link inverter with the more flexible pulse-width-modulation (PWM) capability and easier control is proposed in this paper. With the addition of one coupling core and one diode, the circuit can be directly applied to the single/three-phase inverter to achieve the soft-switching action. For the proposed topology, it needs neither the help of the inverter switch devices nor the requirement of voltage/current sensors. Random duration of the zero DC-link voltage can be obtained, and the voltage stresses of the inverter switches can be maintained to the minimum. The relative analysis of the presented circuit has been performed and verified by the experiment     

1-kW PFC converter with compound active-clamping

A PFC converter employing compound active clamping technique is proposed. It can effectively reduce the loss caused by diode reverse recovery. Both the main switch and the auxiliary switch can achieve soft-switching (ZVS) under certain conditions. The parasitic oscillation caused by the parasitic capacitance of the boost diode is eliminated. The voltage on the main switch, the auxiliary switch and the boost diode are clamped. The principle of operation and theoretical analysis are presented. The maximum voltage stress of switches and the soft-switching region with relation to the resonant inductor and resonant capacitance are investigated. A prototype of 1kW is built to test the proposed topology. The input voltage is from 90V/sub rms/ to 265V/sub rms/. The output voltage is 380V. The operation frequency is 100 kHz. The measured efficiency at full load with different input voltage is from 93.5% to 97.8%.     

辅助电路与主开关并联的单相全桥节能逆变器

为了改善逆变器的性能,提出了一种辅助电路与主开关并联的单相全桥节能逆变器.逆变器采用受限单极式正弦脉宽调制（Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM）方法,在每个开关周期,只需要控制1个主开关和1个辅助开关的切换,辅助开关可以采用固定占空比控制,而且不需要设定谐振电流阈值来控制辅助开关.在每个开关周期的换流过程中,需要切换的主开关所并联的谐振电容的电压能变化到零,主开关能实现零电压软开通.辅助电路中无器件直接串联在直流母线上,可有效降低辅助电路通态损耗.分析了电路工作原理,实验结果表明主开关和辅助开关都实现了软切换.因此该拓扑能有效降低开关损耗和提高逆变器效率.     

具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器

为优化三相逆变器的效率,提出了一种具有低能耗辅助电路的三相谐振极逆变器,其各相桥臂上分别设置了辅助电路.在辅助电路工作时,主开关可实现零电压软切换,辅助开关可实现零电流软切换,使开关损耗明显降低.此外,在辅助电路的谐振状态结束之后,谐振电感中的剩余电能将只通过1个二极管回馈给储能电容,降低了电能回馈时的辅助电路损耗,有...     

一种新型软开关DC-DC PWM升压变换器设计

为提高转换效率并降低电源开关的电流应力,提出一种基于新型有源缓冲电路的PWM DC-DC升压变换器。该有源缓冲电路使用ZVT—ZCT软开关技术,分别提供了总开关ZVT开启及ZCT闭合、辅助开关ZCS开启及ZCT闭合。消除了总开关额外的电流及电压应力,消除了辅助开关电压应力,且有源缓冲电路的耦合电感降低了电流应力。另外,通过连续将二极管添加到辅助开关电路,防止来自共振电路的输入电流应力进入总开关。实验结果表明,相比传统的PWM变换器,新的DC-DC PWM升压变换器在满负荷时电流应力降低且总体效率能达到98.7%。     

The three-phase resonant DC link inverter with soft-switching function

ABSTRACT

In order to realise the energy-saving operation of the three-phase inverter, a three-phase resonant DC link inverter with soft-switching function is proposed. The auxiliary resonant circuit on the DC side participates in the commutation process, so that the DC link voltage can change to zero before the main switch on the bridge arm is switched. Therefore, the main switch can complete the zero-voltage soft-switching and realise the energy-saving operation of the inverter by reducing the switching power loss. The circuit workflow and parameter design rules in each switching period are analysed. As indicated from the experimental results, the switching device is in the soft-switching state when it is switched, and when the output power reaches the rated value of 2.5 kW, the efficiency of the prototype is 98.4%, which is higher than that of the same type of soft-switching inverters. Thus, the auxiliary resonant circuit structure has reference value for the research and development of energy-saving three-phase inverters.     

Design and Application for PV Generation System Using a Soft-Switching Boost Converter With SARC

In order to improve the efficiency of energy conversion for a photovoltaic (PV) system, a soft-switching boost converter using a simple auxiliary resonant circuit, which is composed of an auxiliary switch, a diode, a resonant inductor, and a resonant capacitor, is adopted in this paper. The conventional boost converter decreases the efficiency because of hard switching, which generates losses when the switches are turned on/off. During this interval, all switches in the adopted circuit perform zero-current switching by the resonant inductor at turn-on, and zero-voltage switching by the resonant capacitor at turn-off. This switching pattern can reduce the switching losses, voltage and current stress of the switching device. Moreover, it is very easy to control. In this paper, we have analyzed the operational principles of the adopted soft-switching boost converter, and it is designed for PV generation system. Simulation and experimental results are presented to confirm the theoretical analysis.