氢能发电机移相全桥零电压PWM DC/DC变换器研究

介绍了移相全桥零电压PWM软开关电路的组成、工作原理及软开关的工作过程,阐述了超前桥臂和滞后桥臂的实现条件,依据能量交换守恒原理对电感和电容的选择进行了探讨,并对PWM软开关电路特有的占空比丢失现象进行了分析,仿真验证了适应于质子交换膜燃料电池发电机输出特性的移相全桥零电压PWM软开关电路的合理性。     

一种适合于宽负载条件运行的有限双极性软开关DC／DC变换器

研究了一种适合宽负载条件运行的有限双极性控制方法并配合饱和电感和隔直电容实现ZVZCS PWM的全桥变换器,分析了其工作过程及主开关器件实现ZVZCS的约束条件。最后通过具体的功率实验,验证了该控制方法在较宽负载范围条件下实现软开关的能力。     

ZVS全桥变换器高频振荡抑制方法研究

分析了零电压开关全桥变换器(ZVS-FB)在高压输出下,其主开关器件及高频脉冲变压器次级高频振荡的产生机理,研究了软开关谐振元件和变压器次级整流桥中二极管反向恢复特性对振荡频率及幅度的影响.提出在变压器初级加反并联箝位二极管以及次级加有源箝位电路以抑制高频振荡.从理论上详细分析了其工作原理,得出了谐振元件及各寄生参数与高频振荡之间的关系.实验证明,该方法可有效抑制高压输出下ZVS-FB变压器初、次级的高频振荡及电压尖峰.     

高轻载效率少功率器件的可模块化扩展ZVS高增益变换器

提出一种高轻载效率且少功率器件的可模块化扩展零电压开关高增益Boost变换器。该变换器可以通过增加升压模块数量n,极大地提高变换器的升压能力;具有2个开关管和n+1个二极管,且各功率管承受相同的电压应力,均为[(n+1)U_in+U_o]/(n+2);输入电感工作在连续导通模式,其余电感工作在双向导通模式,且反向峰值电流之和大于输入电感电流的谷值,从而实现所有功率管的软开关。所提变换器采用柔性开关频率控制策略,即根据输入电压和负载大小适当地调整开关频率,使电感电流脉动量维持在合适的范围内,既确保实现功率管的软开关,又具有较小的通态损耗,因此在整个负载范围内均具有较高的运行效率。以一个扩展模块为例,对所提变换器的工作原理、稳态特性、软开关条件、控制方法进行深入分析,并通过一台250 W的样机实验验证了理论分析的正确性。     

基于MPC的TPC输出电压动态响应特性改善

三端口变换器（TPC）具有集成度高、功率密度高及各端口间单级变换的特点,但同时,能量流动会受多个变量的相互作用影响。输出电压控制环路采用传统PI控制器时,会造成电压动态调节过程响应慢,输出值波动大。为改善上述问题,引入模型预测控制（MPC）对输出电压动态响应进行优化,对三端口变换器进行了状态空间平均值建模,得到预测模型与控制变量的关系,设计了目标函数,通过遍历寻优获得最优值,从而提高输出电压的动态特性;通过实验对比研究输出电压环在传统PI控制、模型预测控制下输出动态响应的效果,结果表明模型预测控制对改善输出电压稳定性具有明显效果。     

用于Buck变换器监测的嵌入式概率数字孪生控制器

目前,数字孪生技术已经具备对给定物理系统进行测试和诊断的能力,可以完成对给定物理系统的预测和健康管理。该技术依靠给定物理系统实时更新的数据建立起相应的数字模型,并将数字模型作为与物理系统进行比较的并行参考,通过监测确定物理系统的运行状况。然而在电力电子功率变换器领域,使用此项技术进行控制器监测的研究相对较少,针对此问题,借助概率数字孪生和广义多项式混沌理论,提出一种用于Buck变换器监测的嵌入式概率数字孪生控制器。通过实验验证当功率变换器的占空比和元器件参数发生改变的情况下,所提方案的有效性和可行性。     

一种用于燃料电池发电系统的前级DC/DC变换器

针对燃料电池并网发电系统对前级DC/DC变换器的要求.提出并研究了由Boost和推挽正激变换器(Push-Pull Forward Convener,简称PPFC)组合而成的两级式DC/DC变换器.由于推挽正激变换器工作于最大占空比,开关管和输出整流管电压应力小,有利于变换器的优化设计.分析了该变换器的工作原理,给出了电路关键参数的设计.500 W样机试验验证了该设计的可行性.     

DC/DC变换器小信号建模与补偿网络设计

DC/DC变换器小信号建模是研究和分析其稳定性和瞬态响应的主要手段之一.针对单端正激变换器在一个周期内开关管导通和关断两种工作状态,建立了连续工作模式下的平均状态方程;建立小信号模型设计并仿真控制环路的幅频特性和相频特性;优化设计DC/DC变换器控制环路的补偿网络以提高系统的稳定性和瞬态响应,最后通过仿真和实验进行了验证.     

升降式交流斩波器

介绍了一种新颖的Buck-Boost型交流斩波器.该交流斩波器将Buck-Boost型DC/DC变换器的开关管双向化,可实现单级降压或升压的AC/AC直接变换和能量双向流动.该变换器使用较少的功率器件实现了单级功率变换和能量双向流动,有利于提高变换器的功率密度和变换效率.详细研究了其工作模态和原理.分析了该变换器的两种PWM调制策略,并指出采用第2种调制策略可降低开关损耗.采用滞环电流控制的Buck/Boost型交流斩波器可对输入电压畸变进行有效抑制,保持了输出电压波形的高度正弦化.仿真和实验验证了分析的正确性.     

高压输入低压大电流输出模块电源的设计

针对电力电子产品中高压输入低压大电流输出电源模块化的发展要求,分析和设计了一种优化的高能效电源.主功率拓扑采用漏感能量回馈输入侧的双管反激变换器:次级采用辅助绕组自驱动同步整流技术使同步整流管驱动简单可靠.对电路工作原理进行详细的理论分析并给出了参数.制作了210 W的实验室样机对理论分析进行验证.实验结果表明,设计出的样机具有较高效率和较小体积.