宽输入电压范围下隔离型全桥Boost变换器的高效率控制

本文提出了一族隔离型的Buck-Boost变换器以适应宽输入电压范围并要求隔离的应用场合,以全桥(Full-Bridge,FB)Boost变换器作为其典型电路之一在文中展开分析。考虑占空比的丢失,提出了基于移相控制的双沿调制策略以减小整个输入电压范围内的电感电流脉动。为实现变换器可靠高效的工作,提出了三模式双频控制策略。三模式双频控制策略下,输入电压被分为低、中、高三个电压区间,分别对应于FB-Boost变换器的Boost、FB-Boost和FB三个工作模式。由于FB-Boost模式下电感电流脉动较小,可以降低该模式下Boost单元的开关频率以减小开关损耗,进一步提高效率。为验证设计和控制策略的有效性,搭建了一台输入电压250～500V,输出电压360V,额定功率6kW的原理样机,整个输入电压范围内变换器都具有较高的效率,最高效率为97.2%。     

改进型回转器-电容非线性磁芯仿真模型

回转器-电容模型因具有建模方便、电磁信息完整、适于电-磁系统混合仿真等优点而适于仿真建模。本文提出的改进回转器-电容磁芯模型,用非线性电阻来模拟磁滞特性,用非线性电容来模拟饱和特性。文中给出模型方程、模型参数计算及优化方法。仿真结果与手册中B-H曲线的一致性证明了建模方法的有效性。模型应用于400kHz buck 变换器及采用磁放大器的多路输出电源的系统仿真中,仿真结果与实验结果或者理论分析结果相一致,证明了所提模型的有效性     

占空比对直直变换器共模干扰的影响研究

随着国际铜价的上涨,减小开关电源中的用铜量成为成本控制的重要方面。为了使开关电源产品能够满足相应的传导电磁干扰标准的限值要求,通常需要在电源中加入EMI滤波器。而这些无源元件如共模电感的使用,无疑给电源的成本增加了压力。由于共模电容的总量受到漏电流安全的限制,因此通常需要使用较大的共模电感。为了减小共模滤波器,本文研究了占空比对直直变换器原始共模干扰(不加滤波器时)的影响。考虑到EMI滤波器的转折频率主要取决于低频时所需要实现的衰减,通过“软化”变换器的低频原始干扰,并使得干扰的包络线“低谷”靠近150 kHz,能够提高滤波器设计时的参考频率点,从而降低滤波器的转折频率。本文在最后通过实验验证了对共模滤波器设计的改善。     

DC/DC多模块串并联组合系统控制策略

将多个标准化DC/DC变换器模块的输入和输出分别串联或并联,可以得到四类多模块串并联组合系统,分别可以有效地适用于不同的应用场合。针对四类DC/DC多模块串并联组合系统,本文分析了各模块的输入均压/均流与输出均压/均流的内在关系并确定了每类组合系统的控制对象。对于输入并联型系统,既可以采用输入均流控制,也可以采用输出均流控制(输入并联输出并联型系统)或者输出均压控制(输入并联输出串联型系统),而对于输入串联型系统,只能采用输入均压控制。在此基础上,提出了一种新的控制策略,实现了输入均压/均流(输出均压/均流)控制与输出电压控制的解耦,经进一步推导,该控制策略还可以实现串并联组合系统的模块化,不需要额外的控制环节。最后以三台全桥变换器的串并联组合系统实验验证了该控制策略的有效性。     

输入串联输出并联变换器的输入均压稳定性分析

输入均压是输入串联输出并联(input-series output- parallel, ISOP)变换器稳定工作的保障。通过分析ISOP系统的输入电压与等效电阻及输入电压与输入功率的关系,提出实现输入均压稳定的必要条件,并给出两个输入均压稳定判据,判断ISOP系统的输入均压稳定性。分析ISOP逆变器输出有功功率和无功功率的传输过程以及对输入均压稳定性的影响,并用所提出的稳定判据证明ISOP逆变器的输出均流控制策略不能实现输入均压稳定,而输入均压控制策略可以实现输入均压稳定。通过实验验证了稳定判据及分析的正确性。     

中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。     

极端条件下输入串联输出并联直流变换器均压控制策略

输入串联输出并联直流变换器十分适用于高输入电压、大功率的直流变换场合.要保证该变换器正常工作,就必须保证输入电压均压与输出电流均流.然而现有的控制策略在轻载以及短路等极端情况下无法实现均压,导致模块间不平衡工作,甚至损坏输入电压过高的模块.本文首先从能量的角度出发分析极端条件下不均压的原因,然后对输入均压控制策略进行改进,改进方案在保留原有控制策略优点的同时,实现了轻载时的输入均压以及短路时的模块输出电流限流.在此基础上,进一步提出一种功率可调的辅助电路,对改进的控制策略进行补充,简单有效地将模块输入电压抑制在允许范围内.实验结果验证了控制策略以及辅助电路的有效性.     

级联多电平逆变器最优SPWM控制策略及其功率均衡方法

基于双傅里叶分析方法研究了应用于多电平逆变器现有的几种SPWM控制策略,比较得出输出线电压谐波最优的控制策略.针对级联多电平逆变器要求各单元均分负载功率,对最优SPWM控制策略进行了改进,改进后的最优SPWM控制策略在不影响输出电压的波形质量的同时保证了功率均衡,仿真分析和实验结果证明了理论分析的正确性.     

集成电力电子模块封装的关键技术

封装技术直接影响到集成电力电子模块(Integrated Power Electronics Module,IPEM)的电气性能、EMI特性和热性能等,被公认为未来电力电子技术发展的核心推动力。介绍了IPEM封装的结构与互连和基板技术等关键技术及研究现状,分析了已存在的薄膜覆盖封装技术等三维IPEM封装技术,讨论了IPEM封装的发展趋势,最后指出我国IPEM封装技术研究的限制因素与对策。     

一种改进的倍流整流方式ZVS PWM全桥变换器

本文提出一种改进的倍流整流方式零电压开关PWM全桥变换器(CDR ZVS PWM FB变换器)，它在基本的CDR ZVS PWM FB变换器的变压器原边串入一个阻断电容，保留了基本变换器可在很宽负载范围内实现开关管的ZVS和输出整流管自然换流的优点，同时对变压器的漏感没有严格要求。本文分析了改进变换器的工作原理，讨论了超前管和滞后管各自实现ZVS的特点，并通过一个540W的原理样机验证改进变换器的工作原理，论文最后给出实验结果。