交错并联磁耦合双向DC-DC变换器非对称耦合电感的研究

对三通道Buck+Boost交错并联双向DC-DC磁耦合变换器运行在Buck模式下的稳态电流纹波和暂态电流响应速度进行了深入研究,同时研究了耦合电感的不对称性对变换器性能的影响,分析了磁耦合变换器的占空比、电感耦合系数对稳态通道电流纹波、暂态总输出电流响应速度的影响,进而总结出三通道Buck+Boost交错并联双向DC-DC磁耦合变换器运行在Buck模式下的设计准则,即在设计这种变换器时,利用本文所给出的设计公式和设计区域设计相关参数。最后通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

四相交错并联双向DC-DC变换器中耦合电感的设计准则

深入研究了四相Buck+Boost交错并联双向DC-DC磁集成变换器运行在Buck模式下的稳态电流纹波和暂态电流响应速度,同时研究了耦合电感的非对称性对变换器性能的影响,通过分析磁集成变换器的占空比和电感耦合系数对稳态电流纹波和暂态电流响应速度的影响,总结出四相Buck+Boost交错并联双向DC-DC非对称磁集成变换器运行在Buck模式下的设计准则,即在设计这种非对称变换器时,利用给出的设计公式和设计区域选择相关参数。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

具有低输入电流纹波带耦合电感的双向DC-DC变换器

针对燃料电池发电系统输出电压低和输入电流纹波大的问题,本文设计了一种新型带耦合电感的双向DC-DC变换器。该变换器利用超级电容器减少电流纹波对燃料电池的冲击从而提高燃料电池的发电效率,同时通过改变占空比和耦合电感的匝数比来提高输出电压增益。在Matlab/Simulink软件中创建仿真模型,采用平均电流模式搭建控制电路,并详细地分析升压和降压模式下变换器的开关状态与工作特性。仿真结果为：变换器的输入电流纹波约为1%,在耦合电感变比为1时升压电压增益最高为16。结果表明本文所提变换器可以在满足燃料电池发电系统对低频电流纹波的要求同时实现高电压增益,验证了所提出拓扑的可行性。     

耦合电感三电平DC-DC变换器

为了降低光伏发电等大功率应用场合中直流电源的输入电压,提出了一类耦合电感三电平DC-DC变换器.该类变换器运用耦合电感模块替代传统电感,提高了电压增益;在结构上进行三电平变换,且在耦合电感两侧并入钳位二极管,减小了开关管的电压应力.以耦合电感三电平Sepic电路为例进行了研究,在Sa-ber中搭建了仿真模型,并制作了一台100 W的样机.实验结果表明:该变换器具有更高电压增益、低电压应力的特点.     

双向耦合电感DC-DC开关变换器与优化设计分析

本文详细分析了双向耦合电感DC-DC开关变换器电路拓扑的工作原理及其电路特性;建立了该电路拓扑的损耗模型,并对其中的耦合电感匝比λ进行了优化设计。通过MATHCAD仿真软件的分析和实验样机的结果验证,证明了文中所提出的双向耦合电感DC-DC开关变换器电路拓扑的可行性和耦合电感匝比λ优化的正确性;该电路拓扑克服了传统双向BUCK/BOOST电路拓扑变换率较小的局限性,具有的更优越的效率特性;合理选择抽头电感的匝比λ对抽头电感双向BUCK/BOOST具有重要意义。     

一族正反激组合式双向DC-DC变换器

提出了一族正反激双向DC-DC变换器。它采用正激和反激组合的形式，在变换器的一侧绕组串联，另一侧并联。这种结构的双向变换拓扑解决了电流型一电压型组合式拓扑的开关管电压尖峰问题和启动问题。正激和反激组合式的拓扑，减小了反激变压器传递的功率，而使一部分功率以正激形式传递，为其在较大功率场合的应用提供了拓扑基础。文章以有源箝位正反激双向变换器为例，详细分析了其工作原理，着重分析了开关时序问题和软开关实现问题，并推导了其稳态工作基本关系。通过构建试验样机平台，证明正反激双向DC-DC变换器理论分析的正确性。最后，给出了一族基于正反激原理的双向DC—DC变换器。     

基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器

提出一种基于开关电容和耦合电感的交错并联型高电压增益双向DC-DC变换器。通过并联通道数的增加,使得变换器具有更高的电压增益、更大的输出功率和更小的器件电压/电流应力。通过引入耦合电感,不仅降低了通道内电流纹波,同时可使各通道的电感量最小,进一步提升变换器的效率和功率密度。而且,较小的电感量可加快开关电容自动均流速度,仅需简单的控制方法,有利于提高电路的可靠性和实用性。制作了一台500W样机,以验证该拓扑和理论分析的有效性。     

多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究.研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求.在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求.     

开关-耦合电感DC-DC变换器

本文提出了开关-耦合电感DC-DC变换电路。在针对已经含有开关电感模块和耦合电感模块的DC-DC拓扑族的研究之上,将开关电感和耦合电感进行耦合,使其作为开关-耦合电感发挥作用,进而得到高电压增益、效率得到改善的新式软开关DC-DC变换器。该类变换器集成了含有开关电感模块和耦合电感模块的DC-DC变换器的升压功能,并且同时实现了有源器件的软开关,改善了效率。主要有源器件S在导通的时候实现了零电流导通（ZCS）,减少了它的损耗。关断时漏感能量通过嵌位二极管传递到输出侧,减少了能量损耗、改善了EMI环境。整流二极管能够在零电流（ZCS）情况下关断,此状态优化可以二极管的反向恢复特性,降低反向关断时的损耗。以开关-耦合电感Boost变换器为例进行了该类电路的研究,分别分析了电路的工作原理和周期工作模式,并推导了电压增益的数学公式。在理论指导下,采用200W开关-耦合电感Boost实验样机,证实所提电路理推理的可实施性和准确性。     

多电池组储能系统双向DC-DC变换器的研制

介绍了多电池组储能系统中常用几种电池充放电变换器的主电路拓扑和工作原理,并对与电池连接的双向DC-DC变换器的控制策略进行了研究。研制了一台由3路双向DC-DC变换器和1路双向PWM变流器构成的电池充放电系统,功率为120 kW,能满足3路电池的独立充放电要求。在锂电池储能系统中的实验结果表明,研制的双向DC-DC变换器,具有电池充电、电池放电、孤岛运行和电池互充放电等多种功能,而且充电电流纹波电流小于0.5%,波形平滑,可适用于多组,宽范围电压的电池组的充放电要求。     

交错并联磁耦合双向直流变换器中多相耦合电感的设计准则

四相并列式排布的非对称耦合电感因其结构特点,运行于磁耦合交错并联双向直流变换器的输出结果与对称耦合电感有所不同。通过分析四相非对称耦合电感应用于磁集成交错并联双向直流变换器的工作模态,研究了对称度、占空比以及耦合系数的变化对变换器稳态性能和暂态性能的影响,给出了四相非对称耦合电感的设计准则,即在对此类非对称耦合电感进行设计时,利用给出的设计公式确定参数的选择区域,进而进行相关参数的选取。最终,通过对此类结构的耦合电感进行设计与实验,验证了理论分析的正确性。     

带耦合电感的双向DC/DC变换器电路分析

利用双向DC/DC变换器电路,实现了不间断电源(UPS)蓄电池充放电系统中能量的双向流动及直流总线电压的稳定,从而提高了系统效率;通过添加耦合电感,使DC/DC变换器具有高升降压比,从而减少了铅酸蓄电池的单体个数,降低了UPS系统的总成本。在此,分析了一种带耦合电感的双向DC/DC变换器电路;详细分析了变换器的工作原理和主电路参数设计,通过仿真与实验验证了该方案的可行性。     

采用耦合电感提高2相电流型Buck变换器控制回路的带宽

广泛使用的Buck变换器的通用模型没有涉及开关频率,开关频率对控制回路带宽的限制没有确定,所以通用模型只能适应较低的开关频率下,在高频段就不能很好的预测高频性能。所以本文在通用模型的基础上提出多频模型,考虑到边带频率对带宽的影响,在2相交错并联电路中,采用耦合电感结构可以抵消边带频率,提高电流型控制回路带宽的,最后用Matlab软件仿真证明了这一结构的有效性。     

双向全桥DC-DC变换器基于电感电流应力的双重移相优化控制

通过分析双向全桥DC-DC变换器采用单移相和双重移相控制的工作原理,推导出了两种控制方式下变换器电感电流应力与传输功率、输入与输出电压调节比及移相角比之间的数学关系。为了有效降低变换器电流应力,针对不同的传输功率及电压调节比,通过寻优求得使电感电流应力达到最小的最优移相角。据此提出一种双向全桥DC-DC变换器双重移相优化控制策略,在实现输出电压闭环控制的同时使变换器电流应力达到最小。采用该优化控制策略,双重移相控制的电流应力始终小于单移相控制,并且当变换器工作在轻载且电压调节比较大时,该优化控制策略的优势更加突出。搭建了实验样机,对理论分析进行了验证,并与传统单移相控制进行了对比。实验结果验证了所提出最优控制策略的有效性与可行性。     

用于超级电容储能系统的三电平双向直流变换器及其控制

传统两电平DC-DC变换器开关器件承受电压应力高,输出电流纹波大。本文采用一种三电平双向直流变换器控制超级电容的能量流动,有效提高了超级电容充放电效率和输入电压等级。分析了三电平双向直流变换器的工作原理及其控制策略,在Matlab/Simulink平台上搭建仿真模型,验证了三电平双向直流变换器拓扑的优点,并实现了对直流网压、飞跨电容电压以及超级电容充放电电流的控制;样机实验表明了该变换器及其控制的合理性和有效性。     

耦合电感在Buck变换器中的应用研究

由于Buck变换器的通用模型没有涉及开关频率,而开关频率对控制回路带宽的限制又没有确定,通用模型在较高的开关频率下,不能准确地预测高频性能.所以,在通用模型的基础上,考虑到边带频率对带宽的影响,提出多频模型在2相交错并联电路中采用耦合电感结构,可以抵消边带频率,提高电流型控制回路带宽.最后,用软件仿真证明了耦合电感结构的有效性及耦合电感的优势.     

单端初级电感转换器的电感研究

单端初级电感变换器(Single Ended Primary Inductor ConveNer.简称SEPIC)拓扑结构的转换器既可实现升压,又可实现降压.而且转换效率也很高.阐述了SEPIC拓扑结构和功率传递的工作原理.重点讨论了其耦合电感实现削减输入电流纹波的方法及耦合电感的设计原则.在此基础上设计了一个SEPIC电路,结合相关的控制芯片,通过实验结果证明了分析的正确性.     

飞轮储能系统双向准谐振软开关DC-DC变换器的研究

飞轮储能因其具有高效、节能、清洁等诸多优点,是未来重要的储能电源形式之一。虽然已有部分飞轮储能系统产品问市,但是大功率飞轮储能系统仍然处于研究之中。本文介绍了一个开发中的应用于大功率飞轮储能系统的双向准谐振软开关DC-DC变换器,有效实现了开关管的零电压开通和零电压关断。其突出的优点在于,结构精简及较低的开关损耗,在确保飞轮储能系统快速充放电的基础上,降低了整套系统的电磁干扰(EMI)水平。