新型对称控制方式三相三电平直流变换器

半桥三电平变换器具有开关管电压应力低、易于实现软开关等优点,适用于高输入电压场合。但随着输出功率的提高,开关管的电流应力也随之增加。为降低开关管的电流应力,提出一种新型三相三电平直流变换器,与已有三相三电平变换器相比,该变换器开关管数量大幅减少。采用对称控制方式,所有开关管的电压应力均为输入电压的一半;采用三相电路结构,可降低开关管的电流应力,同时可有效提高输入输出电流脉动频率,进而减小滤波器。制作一台600 V输入、48 V/20 A输出的原理样机,实验结果验证了理论分析的有效性和正确性。     

三相相位和幅值可控电压调节器

在单相相位和幅值可控电压调节器(voltage regulatorwith controllable phase and amplitude,VRCPA)的基础上,利用三相对称关系,提出一种无三次谐波陷波滤波器的三相VRCPA电路拓扑结构。该三相VRCPA由前后两级组成,分别用于独立连续地调节三相输出电压的相位和幅值大小。研究三相VRCPA电路工作原理,详细分析极值相位角参数关系、相位控制精度及控制参数选择依据。相比于相位角极值曲线,以它的替代曲线作为闭环控制参数的动态选择依据曲线时,后者简单、易行、控制稳定性高、参数动态变化连续性好、相位调节波动小及相位调节误差小。据此设计三相VRCPA的控制策略,并研制一台原理样机,实验波形及测试结果证明了理论分析的正确性和控制策略的可行性。     

倒装芯片集成电力电子模块的热设计

将倒装芯片(Flip Chip, FC)技术引入三维集成电力电子模块(Integrated Power Electronic Module,IPEM)的封装,可构建FC-IPEM.在实验室完成了由两只球栅阵列芯片尺寸封装MOSFET和驱动、保护等电路构成的半桥FC-IPEM.针对半桥FC-IPEM,建立半桥FC-IPEM的一维热阻模型,分析模块主要的热阻来源.运用FLOTHERM软件进行三维仿真,得到模块温度分布结果,给出优化模块热性能的依据.     

双输入直流变换器的建模与闭环系统设计

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(Multiple-Input Converter, MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构,降低系统成本。采用MIC构成的新能源联合供电系统是一个典型的多输入-多输出耦合系统,因此,闭环系统的设计非常复杂,本文将以双输入Buck变换器为例,进行系统建模以及闭环调节器的设计,使得该系统稳态和动态性能达到要求。最后通过一个400W的实验样机验证该设计方法的有效性。此设计方法也可以应用于其它的双输入直流变换器构成的新能源联合供电系统中     

带缓冲单元的多输入直流变换器电路拓扑

在采用两个甚至多个输入源的新能源联合供电系统中,用单个多输入直流变换器(MIC)代替原有的多个单输入直流变换器,可以简化电路结构、降低系统成本。MIC可分为无缓冲单元和带缓冲单元两类。带缓冲单元的MIC是由脉冲电源单元、缓冲单元和输出滤波器构成。文中详细介绍带缓冲单元MIC电路拓扑的生成方法,首先介绍缓冲单元的概念以及具体电路结构;给出脉冲电源单元与缓冲单元的级联规则;最后,推导出一系列带缓冲单元的MIC电路拓扑。     

双输入Buck变换器的交错双沿调制方法

在多种新能源联合供电系统中,采用多输入直流变换器代替多个单输入直流变换器,能够简化电路结构,降低系统成本。本文首先分析双输入Buck变换器的输入输出关系,它只决定于两只开关管的占空比,而与驱动信号的相位无关。本文分析两只开关管的驱动信号之间的相位差与电感电流纹波的关系,提出一种交错双沿调制方法,它使得电感电流纹波最小,由此可以提高变换器的动态响应速度和功率密度。在实验室完成了一个400W的原理样机,验证了交错双沿调制方法的有效性     

一种新颖的四开关Buck-Boost变换器

提出一种新颖的四开关Buck-Boost变换器及其控制策略。该变换器由Buck变换器和Boost变换器级联等效而成,其可以将宽范围的输入电压高效率变换到额定电压附近,这样对后级变换器而言输入就是一个窄范围,从而保证了后级变换器的优化设计;与此同时,四开关Buck-Boost变换器的滤波工作模式还保证了额定输入电压附近效率的最高。实验结果表明：采用文中提出的四开关Buck-Boost变换器作为前级的两级式变换器可以满足未来通信电源模块高效率、高功率密度以及宽输入范围的要求。     

双向变换器的两段式软起动方法

双向变换器在两端"源"的运用场合下,采用传统的软起动方法,由于开关管互补导通,会从输出端"源"引入反向电感电流,导致损坏变换器。提出一种新颖的双向变换器两段式软起动方法,通过对主控管和被控管均实施软起动,可实现双向变换器在两端"源"下的开机软起动,避免产生反向电感电流。两段式软起动方法适用于一族的双向变换器,并可推广到多电平双向变换器中。该文最后给出了双向变换器两段式软起动及在燃料电池供电系统中开机的实验结果,验证了双向变换器两段式软起动方法的有效性。     

阶梯波合成技术级联多电平变换器功率均衡策略

针对采用阶梯波合成策略级联型多电平逆变器存在的功率均衡问题,该文提出有功功率均衡法和循环脉冲功率均衡法两种功率均衡策略,前者的优点是不论级联单元个数多少,逆变器实现功率均衡所需时间仅为一个输出周期,缺点是会影响输出电压波形质量;后者的优点是不影响输出电压的波形质量,缺点是随着级联单元个数的增多,逆变器实现功率均衡的时间变长。该文详细分析两种均衡策略的工作原理及特点,并进行实验验证,实验结果表明两种功率均衡策略是可行的。     

软开关PWM三电平直流变换器的控制策略

系统地提出PWM三电平直流变换器的一族共九种控制方式，根据一对开关管中两只开关管的关断情况，将这九种控制方式归纳出两类开关切换方式。引入超前管和滞后管的概念，提出它们实现软开关的方式，然后将软开关PWM三电平直流变换器归纳为零电压开关和零电压/零电流开关两类，并分别指出适合它们的控制策略。提出在零状态电流复位的方法，并提出几种零电压/零电流开关的电路拓扑。