一种辅助电流可控的移相全桥零电压开关PWM变换器

提出了一种辅助电流可控的移相全桥零电压开关(Zero-Voltage-Switching,ZVS)PWM变换器,它在传统全桥变换器的基础上加入了由电感和开关管构成的辅助网络,从而可以在宽电压输入和全负载范围内实现一次侧开关管的ZVS。和传统的ZVS技术相比,该变换器实现滞后桥臂ZVS的辅助能量是受负载电流控制的:辅助电感的电流值随着负载电流值的变化而变化,使得变换器在全负载范围内不但实现了滞后桥臂ZVS,还明显减小了辅助网络的导通损耗,优化了电路效率。本文阐述了电路的工作原理,详细地讨论了辅助网络的参数设计,并通过一台1kW/54V,100kHz的样机进行了实验验证。     

宽增益高效率CLLLC变换器的变频双移相调制策略

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通（ZVS）。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、一次侧全桥和二次侧全桥之间的移相角,拓宽CLLLC变换器的增益并提高其效率。采用时域分析法求解变频双移相调制CLLLC变换器的电压增益与谐振电感电流有效值,并分析频率以及移相角对电压增益和谐振电感电流有效值的影响。最后,通过搭建一台100～300 V输入、48 V/400 W输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

用于车载充电机的谐振变换器及其控制策略研究

对于车载充电机应用,传统频率控制的LLC谐振变换器难以实现宽电压范围,也不利于车载充电机的优化设计。为了解决这些问题,基于一种具有混合整流器的谐振变换器,对其控制策略进行研究以实现宽输出电压。在这种结构中,转换器的副边侧整流二极管与输出滤波电容间的两个辅助开关管反接串联,将整流电路构成全桥-半桥的混合整流器。然后,提出了一种窄频率范围的频率控制和一种定频PWM控制,使得谐振变换器可以实现宽电压范围。与传统频率控制的谐振变换器相比,该转换器有如下优点：宽电压范围、低环流损耗、缩小了频率调节范围。最后,MATLAB/Simulink仿真和实验结果验证了该转换器和控制策略的有效性、可行性。     

一种基于新型辅助网络的ZVS全桥变换器

本文提出了一种采用辅助网络的零电压开关(Zero-Voltage-Switching,ZVS)全桥变换器,它是在传统全桥拓扑上加入了由电感和电容组成的无源辅助网络,从而可以在宽输入电压和全负载范围内实现所有原边开关管的ZVS。本文详细分析了该变换器的工作原理及其特性,并对电路关键参数进行了设计。在此基础上,设计完成了一台1kW(54-V/20-A),开关频率为100kHz的样机,实验结果验证了该拓扑的优越性。     

一种新型全桥零电压转模 PWM DC-DC变换器

针对移相全桥ZVS PWM DC-DC变换器滞后桥臂零电压开关范围窄、占空比丢失严重以及转换效率较低等缺点，该文提出了一种新型的全桥ZVT PWM DC-DC变换器拓扑。这种电路在传统移相ZVS PWM DC-DC变换器的基础上增加了两个无源网络，其中一个并联在原边的主电路中，为滞后桥臂实现零电压开关提供条件；另一个串联在变压器的副边，以减小变压器的导通损耗。这种电路有宽零电压负载范围，占空比丢失小等优点，可以提高了开关电源的效率，且输出性能好。该文分析了变换器的工作原理以及滞后桥臂零电压开关的实现条件。该文采用了DSP作为控制芯片，实现了系统的双闭环控制。最后研制了一台功率为600W，工作频率为100kHz的样机，实验结果验证了这种新型全桥ZVT PWM DC-DC变换器相关理论的正确性。     

辅助电流有源调整的新型ZVS全桥变换器

基于一种辅助电流自调整的新型零电压开关(ZVS)移相全桥变换器。通过引入与滞后臂并联的有源辅助网络,该变换器可在全负载范围实现滞后臂的ZVS。辅助网络既不影响主功率的传输,同时辅助能量可随负载的变化进行自动调整,减小了辅助电路导通损耗,且辅助开关管控制简单。本文详细分析了该变换器的工作原理,给出了该变换器的拓扑简化方案和关键参数设计原则。在此基础上,设计完成了一台1kW/54V,开关频率为100kHz的原理样机,实验结果表明了该变换器的优点。     

滞后臂并联辅助网络的新型ZVS全桥变换器

提出一种新颖的零电压开关（zero—voltage—switching．ZVS）全桥变换器。通过在滞后臂并联无源辅助支路提供软开关辅助电流,该变换器可以在宽负载范围实现滞后管的ZVS。辅助网络结构简单,既不影响变换器的主功率传输,而且无源辅助支路产生的能量可以随着负载的变化而自适应的变化。详细分析该变换器的工作原理及无源辅助支路的作用机理,并对电路关键参数进行设计。在此基础上,设计完成一台1kW（28V／35A）、开关频率为100kHz的原理样机,实验结果验证了该种拓扑的优点。     

移相型全桥零电压零电流直流变换器拓扑结构综述

移相全桥零电压零电流软开关(FB-ZVZCS-PWM)电路的超前臂工作在零电压(ZVS)状态,滞后臂工作在零电流(ZCS)状态。文章分析了移相全桥零电压零电流PWM软开关的工作原理和实现方法,主要针对滞后臂软开关的实现方法进行系统的研究,根据辅助电路的位置以及辅助电路的类型对变换器进行分类,分析了各种软开关拓扑结构的优缺点,并针对各种电路的改进设计方法进行了研究。     

电动汽车直流充电系统LLC谐振变换器软开关电压边界分析

LLC谐振变换器以其优异的性能被广泛应用于电动汽车直流充电领域。针对电动汽车宽输出电压范围、高转换效率的充电需求,该文对直流充电模块后级全桥LLC谐振变换器软开关运行的输出电压边界进行了分析。零电压开通(ZVS)上边界处,变压器励磁电感参与谐振,其二次侧等效峰值电压与负载电压相等,整流二极管临界导通;ZVS下边界处,谐振电流与谐振腔的输入电压同时过零,LLC谐振变换器运行于临界感性区间。该文利用时域分析法详细分析了变换器ZVS上下边界处的工作状态,计算出变换器软开关运行所允许的输出电压范围,揭示了变换器的软开关特性与工作频率、谐振参数之间的关系,为变换器的参数设计和变频控制提供了理论指导。最后,通过仿真和实验对理论分析进行了验证。     

新型ZVZCS全桥变换器的研究及其改进

讨论了一种新型零电压零电流开关(ZVZCS)的DC/DC移相控制全桥变换器。为了提高变换器效率,在变压器次级增加了由一个小电容和两个小二极管组成的简单辅助电路。该变换器的超前臂实现了零电压开关(ZVS),滞后臂实现了零电流开关(ZCS)。分析了该变换器的工作原理,并针对其在轻载情况下,超前臂IGBT的ZVS效果不佳,对其进行了改进。对一台用于电动汽车充电的10 kW样机进行了实验。实验结果证明该变换器是简单可靠的。     

基于DSP带钳位二极管的移相全桥ZVS变换器研究

针对移相全桥ZVS变换器中整流二极管容易出现电压尖峰的情况,设计了基于DSP控制且主电路带有钳位二极管的移相全桥ZVS变换器。分析了带有钳位二极管的移相全桥ZVS变换器的工作原理,对主电路参数以及反馈控制系统进行设计,并对变换器进行测试。结果表明:所设计的变换器输出电压纹波较小,能够较好地实现软开关并对原边电压尖峰有明显的抑制作用。     

宽电压范围LLC变换器混合控制的研究

针对电动汽车充电机宽输出电压范围和转换效率之间的矛盾,探讨了一种LLC变换器的混合控制方案。在高输出电压段采用调频控制,在中输出电压段LLC工作于谐振模式,采用调节母线电压实现充电电压的控制,在低输出电压段采用同时调节频率和移相角的混合控制策略,以达到在宽电压输出范围内均获得较高转换效率的目的。分析了在低输出电压段变频移相混合控制下的连续和断续工作模式,通过时域分析法推导了电压和电流的表达式,求出了保证开关管ZVS 开通的条件。同时控制频率和移相角变量,可显著减小超谐振频率段的开关频率和关断损耗,在保证调压能力的基础上,提高变换器的效率。在7.5 kW LLC变换器试验样机上,验证了该混合控制策略的有效性。     

零电压开关移相全桥变换器尖峰抑制的实现

详细分析了ZVS移相全桥变换器中电压电流尖峰的产生机理和抑制方法。在此基础上分别设计了电压、电流尖峰抑制电路,给出了详细的参数计算过程,并在一台3 kW（15 V/200 A）ZVS移相全桥变换器上得到验证,电压、电流尖峰和EMI抑制效果明显。最后,给出了改进前后的对比波形。     

一种新型零电流零电压开关功率因数校正全桥变换器

介绍一种单级式零电流和零电压开关功率因数校正全桥变换器，利用变压器的漏感和输出电容的储能，在很宽的负载范围内实现了超前管的零电流开关；而通过移相控制方式，利用开关管的结电容则实现了滞后管的零电压开关。由于软开关的实现不需要任何其它的辅助元件，所以与通常的零电流开关PWM Boost全桥变换器相比，该变换器结构简单，容易实现。通过对电路的运行机理和工作模态的分析，可以看出该变换器能同时实现功率因数校正、AC／DC转换、输出电压调节和电气隔离，实验结果证明了该变换器的优越性。     

限制调频范围的不对称多模式宽输出LLC变换器

频率控制的传统LLC谐振变换器往往受限于开关频率的有效调节范围,难以实现宽输出电压范围,为此,研究了一种限制调频范围的不对称多模式宽输出LLC谐振变换器。采用双谐振腔且对应两变压器变比不同的不对称结构,能够根据原边开关组合的不同,使得双谐振腔分别工作在单半桥、双半桥和半桥+全桥3种不同的模式,从而获得3种不同的电压增益,并且保证每种模式之间归一化增益调节范围不超过1.5,可以在窄开关频率范围内实现宽输出电压范围。建立300 W的实验样机,验证了所提变换器可实现1～3倍的宽输出电压范围,并且实现了原边开关管的零电压开通和副边二极管的零电流关断,具有良好的软开关性能,验证了变换器的可行性。     

具有共谐振支路的定频倍压型宽增益LLC谐振变换器

宽增益和高性能是LLC谐振变换器应用于电动汽车、可再生能源系统等领域的关键,而传统变频控制下存在开关频率范围宽、电压调节性能差的问题。为此,基于倍压整流结构提出一种共谐振支路的改进型拓扑,设计了定频变占空比的调制策略。首先给出了变换器的拓扑介绍及工作原理;其次根据增益特性分析了电感比和品质因数对增益的影响,根据零电压导通(zero voltage conduction,ZVS)条件对参数进行了约束;最后比较了变换器性能。仿真及实验表明,该变换器可实现宽输出电压调节,具有良好的软开关性能。相比于传统变频控制,始终工作在最佳谐振频率点,电路中循环电流小。     

基于UC3875的移相全桥ZVZCS变换器的设计与仿真

由于基本的移相全桥ZVS变换器存在滞后桥臂实现零电压开通困难、副边占空比丢失、原边环流较大等缺点,而全桥ZCS变换器实现ZCS时需要有较宽的负载调节范围,且对电路的参数要求严格,如果保护措施不当容易产生过压损坏开关管。鉴于上述弊端,本文研究了一种滞后桥臂串联二极管的移相全桥ZVZCS变换器,该变换器采用UC3875为控制芯片,采用平均电流模式的电压电流双闭环控制策略,不仅大幅度降低电路内部的循环能量、减小副边占空比丢失、软开关范围不受电压和负载的影响,而且该系统具有动态响应速度快、系统性能稳定的优点。本文设计了1kW移相全桥ZVZCS DC-DC变换器,通过Saber软件对其进行了仿真分析,仿真结果表明理论分析的正确性。     

一种采用无源辅助网络的零电压三电平变换器

针对典型的ZVS复合式全桥三电平变换器存在滞后桥臂实现零电压负载范围窄、变压器二次电压过冲大的缺点,提出了一种采用无源辅助网络的改进型拓扑.该拓扑在电路中加入电流增强网络及电压钳位网络,有效地拓宽了滞后桥臂实现零电压开关范围及抑制了变压器二次电压过冲.详细地分析了该拓扑的基本工作原理,零电压实现的条件以及辅助网络参数的计算,并制作了一台12V/10A的实验样机.实验结果证明了理论分析的正确性及改进拓扑的可行性.     

零电压开关移相全桥可调电流源

采用移相全桥控制策略,介绍了峰值功率为1 kVA,输出电流在0.2～1A之间连续可调电流源的工作原理和参数设计.其中增加辅助谐振电感使得滞后桥臂实现了ZVS,主变压器原边并联了电容以降低副边整流管电压应力.实验结果表明,输出电流调节范围宽,运行稳定可靠.     

一种带辅助支路的移相全桥零电压开关变换器

介绍了传统移相全桥零电压开关变换器;设计出一种带箝位二极管和阻容元件的辅助谐振换流网络的移相全桥零电压开关变换器。该变换器是将一箝位二极管辅助支路置于后臂桥与变压器之间,既很好地实现了ZVS,还有效抑制了次级整流二极管上的寄生振荡,使次级整流二极管和箝位二极管均工作在软开关状态下,提高了整机效率。本文从工作原理出发,对电路进行了详细分析,设计出一台220V/10A样机,给出了主要实验波形,验证了该电路的正确性。