耦合电感升压变换器开关管应力降低的研究

为了解决传统的升压电路拓扑因为受到寄生参数的影响而导致电压增益会受到极限占空比的限制,以及传统的耦合电感升压变换器由于漏感的存在而导致的开关管两端电压电流应力较大等一系列问题,在此提出一种新型的可用于光伏发电系统的、具有高增益和低电压电流应力的耦合电感升压变换器。该变换器在传统耦合电感升压变换器的基础上增加了由二极管、电感以及电容组成的无损吸收电路。由于耦合电感具有变压器效应,因此,相对于传统升压电路来说,耦合电感的这一特性,使电路中的电压增益有了较大的提高;由于电感具有抑制电流上升的作用,因此,开关管开通时,减轻了开关管的电流应力;在开关管S的两端并联由电感、电容以及二极管组成的无损吸收电路,有效吸收耦合电感升压变换器中的漏感能量,使得开关管两端的电压尖峰得到抑制,当开关管S彻底关断后,电容和电感通过副边绕组和输出二极管,将能量传递给负载,实现无损传输,进一步提升了电压增益。为了验证该新型耦合电感升压变换器的有效性,故在MATLAB/Simulink平台上搭建了该新型变换器和传统耦合电感升压变换器的仿真模型。通过对比2个模型的相应仿真波形,可以看出,相对于传统的耦合电感升压变换器,该新型变换器具有更高的电压增益,同时,开关管上的电压和电流应力也相对较小。     

宽占空比交错控制的三绕组耦合电感DC/DC变换器

文章提出了一种新型交错连接三绕组耦合电感高增益DC/DC变换器。该变换器中,首先每个耦合电感的第二绕组分别与一个电容相串联构成准倍压单元,再与其原边绕组和主开关管S共同形成一相升压电路;其次每个耦合电感的第三绕组与该相开关管的钳位电容一起为另一相的准倍压单元进行充电,从而将两相电路进行交叉耦合;然后将耦合电感的原边进行交错并联。上述结构有以下优点:该变换器可以工作在较宽的占空比变化范围(0D1);每相电压和电流具有自动均分的功能;既能提高变换器的电压增益,又能降低功率器件的电压应力,同时具有灵活的高增益调整能力。笔者详细分析了所提变换器的工作原理,最后给出了实验结果以验证理论分析的正确性。     

应用于超级电容储能的开关准Z源双向DC/DC变换器研究

为了解决超级电容储能系统中超级电容升降压变换比较低以及输出电压波动较大的问题,同时在升压时提高充电速度,本文提出一种新颖的开关准Z源双向DC/DC变换器。该变换器添加了2个开关电容,升压过程中电压增益提升1/4,降压过程中降压系数减小1/5,并使开关管的电压应力降低1/5。论述了超级电容升压放电模式以及充电降压模式的工作过程,并设计了电压/电流双闭环升压控制策略,使输出电压波动小于0.98%,电感电流幅度减小0.82 A。同时设计恒电流转恒电压降压控制策略,提升9.26%充电速率。MATLAB仿真证明了所提变换器的特性和理论分析。     

基于耦合电感低输入电流纹波高增益DC/DC变换器

针对如何提高增益和变换效率,并降低耦合电感型变换器的输入电流纹波问题,提出一种基于耦合电感 低输入电流纹波高增益DC/DC 变换器。通过引入无源零波纹电路,降低输入电流纹波,从而减小输入电流应 力; 同时,通过合理设计耦合电感变比,可实现变换器的高增益特性。通过理论分析和仿真实验结果表明, 该变换器的输入电流纹波大幅降低,并且所有开关管均实现了软开关,大大降低了开关损耗。同时,该变换器 各器件电压应力均远低于输出电压,有利于采用低耐压元件以降低导通损耗,提高变换器的性能。     

基于耦合电感与倍压电容的高增益Boost变换器

针对目前新能源发电系统中的DC/DC升压变换器,普遍存在着输出电压低、开关管峰值电压大等缺点,提出了一种基于耦合电感与倍压电容高增益Boost变换器;该变换器引入耦合电感以及两个倍压电容提高了电压增益;所提结构有效吸收漏感能量,降低开关管电压应力和变换器的损耗,抑制开关管电压尖峰,实现开关管的零电流开通,并且利用耦合电感副边绕组漏感的能量解决了输出二极管的反向恢复问题;利用Matlab对所提变换器进行仿真实验,对变换器进行稳态分析,并得出变换器在不同输出功率下的效率。     

四电平浮动交错Boost DC/DC变换器研究

提出一种高升压比浮动交错四电平DC/DC变换器(Four-level Floating-output Interleaved-input Boost DC/DC Converter, FL-FIBC).该变换器不仅可以实现高升压比，显著减小变换器输入电流纹波，而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的1/6,对其拓扑结构及其工作原理进行分析研究，针对非交错导通方式下输出电压纹波大的特点，提出交错导通方式.通过在MATLAB仿真中搭建仿真，验证了所设计控制器的有效性.     

三相交错式大变比双向DC/DC变换器研究

针对传统双向DC/DC变换器变压比较小的问题,采用三相交错式拓扑结构,使变换器具有大变压比,可以实现Boost和Buck两种工作模式.在Boost模式的输入端将三个输入电感并联来减小电流纹波,输出端将三个分压电容串联来提升电压比;在Buck模式的输入端用分压电容串联的结构来提升降压比,输出端采用电感交错并联的结构来降低电流纹波.仿真结果表明,开关管的电压应力在这两种模式下均得到了降低.优化双向DC/DC变换器输入、输出端拓扑结构,可显著提高其变压比,降低开关管的电压应力.     

含电压提升单元的非隔离升压变换器

提出一种新型的非隔离型高升压变换器拓扑,该变换器由一个基本Boost单元和耦合电感、电容、二极管组成的电压提升单元(coupled inductor capacitor diode cell)构成。该变换器增益比传统Boost变换器高N倍电压增益,可有效避免高升压应用场合极大占空比的出现。由于CICD单元中储能电容存在,开关管电压应力降低,因此可以选择低电压应力器件来提升效率;储能电容同样降低了输出二极管的电压应力,缓解了反向恢复问题,进一步提高了效率;CICD升压单元中二极管实现了零电流关断,解决了二极管的反向恢复问题。首先对拓扑的推演进行了阐述,然后详细分析了变换器工作原理及性能特点,最后通过saber仿真验证了理论分析的正确性。     

一种新型高增益升压变换电路

为了将低压直流电源转换为所需的高压电源,提出了一种带耦合电感的新型高增益升压变换电路。将传统电感替换为耦合电感,且在开关管两边并联了由二极管和电容组成的升压模块,减小了开关管的电压应力和电流应力,提高了电压增益。在MATLAB中搭建了该新型升压变换电路的仿真模型。仿真结果表明:该新型升压变换电路具有更高的电压增益,且开关管的电压电流应力较小。     

新型开关-耦合电感二次型高增益Boost变换器

文章针对传统二次型Boost变换器升压能力有限,且开关管电压应力较大等问题,在原来的拓扑基础上变换了储能电容的位置,在保留传统二次型升压变换器优点的同时,使得储能电容的电压应力大幅度降低,减小了电容的体积和寄生电阻功率损耗;引入开关电感、耦合电感升压单元,增加变换器电压增益的同时,减小了开关管电压应力,实现了以较小的占空比获得较大电压增益输出;此外,引入无源漏感吸收回路,有效抑制开关器件两端电压尖峰的同时,将漏感能量回收,提高变换器的工作效率;并详细分析了变换器的工作模态和特性。仿真结果表明,该变换器具有更高的电压增益输出,且降低了开关管和储能电容的电压应力;仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。     

并联DC/DC变换器交互影响分析

并联DC/DC变换器之间的交互影响给系统的稳定运行和电能质量带来负面影响。基于状态空间平均法建立了升压DC/DC变换器传递函数模型,基于所建立的模型和相对增益矩阵原理,提出了一种并联DC/DC变换器双闭环均流控制回路之间的交互影响的分析方法,能够分析并联DC/DC变换器双闭环控制回路之间的交互影响和系统频率、控制参数之间的关系。基于相对增益矩阵原理分析方法和时域仿真的一致性,验证了该分析方法的有效性。     

一种带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器

传统的燃料电池发电系统用DC/DC变换器拓扑主要是隔离型Boost变换器,其效率、增益和输入电流纹波都有一定瓶颈.为此,提出了一种新颖的带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器,变换器的输入侧采用双电感结构,输出侧采用谐振倍压结构实现了整流二极管的零电流关断.相比于传统的隔离型Boost变换器,所提出的拓扑的具有更小的输入电流纹波,同时变换器增益提高了1倍.给出了变换器的工作原理波形并进行了详细的模态分析,在此基础上完成了变换器的增益特性和输入电流纹波分析并给出了一种可行的变换器设计方法.最后研制了1台500 W的样机,满载效率为96.5%,样机实验结果验证了所提出拓扑的可行性和高效率功率变换的优点.     

一种新的电压高转换率的升压变流器

提出了一种新的具有高输入-输出电压转换率的升压变流器,该变流器含有两个升压电感和两个开关管,并采用一个耦合两个升压电感电流通道的辅助变压器,通过恒频控制可在较宽的负载范围和输入电压范围内实现对维持输出电压的调节。由一个1kW的实验原型电路证实了该变流器的性能。     

三电平变流器直流电压平衡控制方法

为研究三电平变流器直流电压平衡的问题 ,建立了三电平变流器的数学模型 ,详细分析了空间矢量脉宽调制(PWM)的特性和直流环电容电压平衡调节的基本原理 ,提出了一种新型的基于交流电流方向检测的直流电容电压平衡控制方法。该方法通过实时检测三相交流输出电流方向得到方向函数 ,利用该函数选择一个 PWM周期内不同电压矢量作用时间来控制中点电流的方向 ,实现电压平衡。该方法可以使得直流电容电压的平衡不受变流器功率因数过低和功率流向的影响。     

基于DC/DC变换器的新型软开关电路研究

提出一种理想的PWM控制零电压零电流软开关升降压DC/DC变换器 ,分析其工作原理 ,并讨论了实现零电压零电流开关 (ZC ZVS)的条件 ,最后给出仿真实验结果 .     

采用多输入DC/DC变换器实现对谐波和纹波的抑制

电子仪器和设备中的电源越来越广泛地采用开关方式的DC／DC变换器,以致于工频电源中高次谐波的含量增多,国际IEC对此作了限制．文中提出采用多输入的DC／DC变换器．抑制输入电流的高次谐波,获得良好效果用前馈控制和反馈控制相结合的办法,使输出电压的低频纹波,由单输人时的280mV左右降至80mV左右;同时使功率因数得到提高,从而降低了谐波失真系数．     

基于整流源的Buck变换器混沌现象研究

在供电电源为带谐波的整流源而非理想直流电源的情况下,研究了电流模式控制Buck变换器的分岔和混沌现象.首先给出Buck变换器在连续导通模式下的数学模型,然后对理想直流电源供电和3种模拟的含不同电压幅值谐波分量的整流源供电的情况,在改变电压平均值的情况下,通过计算机仿真得到不同的分岔和混沌现象,并进行比较分析,最后给出典型的含10%直流电压幅值谐波的纹波电压对应的电流和电压波形图,并进行比较分析.     

幅相控制三相交-直变流器的系统分析与设计

性能完备的交-直变流器需要提供良好的功率因数，以及很低的电流谐波，同时要求能量回馈电网。本文介绍的PWM控制方式下的电压型变流器具有上述优点，在幅相控制(PAC)方式下的电压源变流器的静态模型、动态模型、输入电流谐波和输出电压脉动等，并给出实现的方案及试验结果。