高功率密度宽增益CLLC谐振变换器的设计研究

设计了一种用于给蓄电池充放电的1 kW CLLC双向谐振变换器,该变换器高压侧为400 V母线,低压侧为蓄电池组,电压变换范围为35～50V。通过采用氮化镓器件和优化设计整个电路,该变换器的谐振频率为500 kHz,功率密度达到6.9 W/cm~3,最高效率达到96.24%。同时,为进一步提高该变换器调压范围,提出一种将移相调制与频率调制相结合的调制策略,该策略解决了谐振网络在空载或轻载环境下难以实现低增益的问题。另外,针对CLLC的双向工作特性及高压侧和低压侧开关管的不同工作特性,提出了一种利用数字信号处理器(DSP)对采集到的电压电流信号进行分析来判断整流管开关时间的同步整流策略,大大简化了电路结构。     

压接型IGBT在MMC系统中的电热耦合仿真

目前已知的高压柔性直流输电工程中的电压源换流器(voltage source converter,VSC)大多采用模块化多电平换流器(modular multi-level converter,MMC),MMC子模块中半桥子模块的应用最为广泛。高压直流输电系统的高可靠性要求半桥子模块的搭建必须采用压接型的绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)。本文主要针对压接型IGBT半桥模块的MMC展开电热耦合的仿真,探索出一种基于Foster热网络的电热耦合仿真方法,从热稳定性的角度对MMC系统的安全运行域进行了刻画。     

一种用于SS谐振无线电能传输系统变频移相控制下实现恒压和ZVS的参数设计方法

无线电能传输是一种方便灵活的电能传输方式。以串联-串联SS(series-series)谐振无线电能传输系统为研究对象,通过变频移相控制实现了后级的恒压输出与前级逆变器的零电压开通。首先基于无线电能传输系统的交流等效电路对系统特性进行分析,提出一种在采用变频移相控制下能够同时实现恒压与零电压开通的频率区间存在性判断方法。基于此判断方法,根据相角裕量与系统安全要求对谐振网络参数进行限定,保证了系统在当前设计参数下能够在相应工作指标下正常运行。最后搭建了一套250 W无线电能传输装置,对系统分析的正确性与参数设计的合理性进行验证。     

先进功率半导体器件及其封装、集成与应用专题特约主编寄语

功率半导体器件作为电力电子装置的核心元件,对于电力电子装置的性能以及可靠性具有决定性作用.近年来,以碳化硅、氮化镓为代表的宽禁带半导体器件得到了学术界与工业界的广泛关注,并逐渐走入应用领域,成为了构建新一代电力能源系统的基础支撑.为了促进硅与宽禁带功率半导体的相关研究,特在《电工技术学报》上组织了本次专题,分享学习本领域专家学者们的研究成果.此次专题征稿得到了专家学者们的积极响应,收到多篇投稿,经过评审专家严格评审后,决定采纳其中11篇优秀论文予以刊登.     

使用平面非线性电感提高高频DC-DC变换器轻载效率

应用在便携式电子设备中的高频DC-DC变换器的轻载效率对于延长电池寿命是十分重要的。本文提出了使用电感值能在大范围内逐渐变化的非线性电感并采用自适应导通时间控制技术来提高DC-DC变换器的轻载效率。本文首先对恒定导通时间控制的传统变换器和基于非线性电感的自适应导通时间控制的变换器的损耗进行分析比较;其次,采用非常适于无源集成的低温共烧陶瓷(LTCC)技术制作的多磁导率磁心来设计并制作一个LTCC非线性电感样品;最后,将其应用于自适应导通时间控制的变换器评估其性能,其电感值在满载时为180nH,在空载时为1.02?H。     

基于LTCC技术的耦合电感

耦合电感已被广泛应用于负载点电源(Point of Load,POL),以提高其稳态和动态性能。为了进一步提高系统的集成度和功率密度,耦合电感的封装集成技术近年来引起了广泛的关注。在这样的研究背景下,本文对基于低温共烧陶瓷工艺(Low Temperature Co-fired Ceramic,LTCC)的耦合电感的封装集成技术进行了研究。首先,针对低温高烧陶瓷工艺的特点,本文提出了四种不同的耦合电感结构并对它们进行了分析、仿真;其次推导出估算电感值的简单有效的数学模型,并通过仿真表明模型的准确性;然后,为了更好的测试低温共烧陶瓷耦合电感的特性,本文制作了一个超薄的易于三维集成的耦合电感样品,并给出了其电感值特性的测量结果;最后,耦合电感样品被应用于一台1MHz、12V输入、1.2V/45A输出的两相交错并联降压斩波电路中,测试其在功率电路中的性能。     

5V/90A全砖体积DC/DC模块电源研制

为提高低压大电流DC/DC模块电源同步整流电路的利用率,解决宽范围输入电压等问题.提出了新的Boost+Full-bridge犁两级拓扑结构:第1级足由单相或者多相Boost构成的调压电路.将输入的宽范围电压升至某个值;第2级是50%占空比的全桥电路,将中间总线电压变换至电源输出电压,输出电压信号经隔离反馈网络得到调节第1级电路占空比的控制信号,从而使系统实现闭环控制.为了验证该拓扑结构的性能,将其作为24V额定输入、5V/90A输出模块电源的主电路拓扑,制作了全砖体积(117mm×56mm×12mm)实验样机.结果证明该拓扑具有低损耗、低EMI等特性,非常适用于低压大电流输出场合.     

近似等效电阻法比较两级直流变换器的效率

DC-DC变换器的效率是变换器非常重要的指标。在设计变换器时，可以根据各种电路在一定工作条件下的效率来选择合适的电路。本文提出了一种近似计算等效电阻的方法，其原理是将变换器中各元件的损耗之和等效为输出电阻的损耗，可以简便计算变换器的效率，有助于选择合适的电路。     

5V 90A全砖体积DC-DC模块电源研制

为了提高低压大电流DC-DC模块电源同步整流电路的利用率,解决宽范围输入电压等问题,本文提出了Boost+Full-bridge 这种新的两级拓扑结构,第一级是由单相或者多相Boost构成的调压电路,将输入的宽范围电压升至某个值;第二级是占空比50％的全桥电路,将中间总线电压变换至电源输出电压,输出电压信号经隔离反馈网络得到调节第一级电路占空比的控制信号,从而使系统实现闭环控制。为了验证新提出拓扑结构的性能,本文将其作为24V额定输入、5V/90A输出模块电源的主电路拓扑,制作了一砖体积(117×56×12.7mm)实验样机。这种拓扑低损耗、低EMI等特性使其非常适合于低压大电流输出的应用场合     

高压SiC MOSFET研究现状与展望

碳化硅（Si C）金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）作为宽禁带半导体单极型功率器件,具有频率高、耐压高、效率高等优势,在高压应用领域需求广泛,具有巨大的研究价值。回顾了高压Si C MOSFET器件的发展历程和前沿技术进展,总结了进一步提高器件品质因数的元胞优化结构,介绍了针对高压器件的几种终端结构及其发展现状,对高压Si C MOSFET器件存在的瓶颈和挑战进行了讨论。