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。     

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。     

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。     

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。     

高升压DC/DC变换器的研究

提出了一种高升压DC/DC(简称HS)变换器,它利用一种特殊的结构来实现升压,这种升压结构是由两个电感、一个电容和两个二极管构成.将这种特殊的升压结构和双开关升压直流变换器相结合,就构成了HS变换器,通过电感电容充放电来实现升压功能.另外,本文还提出了(Repeated HS,Re-HS)和(Generalized HS,G-HS)变换器.分析了HS变换器在CCM模式下的电压增益,并对其电压增益、开关应力以及电流尖波进行了深入研究,并与其他电路进行了比较,对比分析验证了HS变换器具有高电压增益、低电压应力和低电流尖波的特点.通过搭建HS变换器的实际电路,验证了所提拓扑的正确性.     

高增益开关电感磁集成组合Boost-Zeta变换器

为解决新能源发电装置的输出电压较低问题,提出一种高增益DC-DC变换器.将Boost变换器和Zeta变换器进行集成组合,引入开关电感和磁集成技术,由此得到高增益开关电感磁集成组合Boost-Zeta变换器.对变换器进行理论推导与实验验证.基于磁集成技术,设计了3个电感器的耦合集成方案,有效减小了电感的电流纹波.研究结果表明:该变换器具有电压增益较高和电压应力较低的优势,具有良好的特性,可应用于非隔离型直流升压的场合.     

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。     

基于改进型开关电感的级联准Z源逆变器

为了提高准Z源逆变器的升压能力,同时减小电容电压应力和输入电感电流纹波,结合具有高升压能力的改进型开关电感,用改进型开关电感替代级联型准Z源逆变器二级阻抗网络中的电感,提出了一种新型准Z源逆变器.分析了其拓扑结构和工作原理,仿真结果表明,与级联型准Z源逆变器相比,该逆变器具有升压能力强、输入电感电流纹波小、电容电压应力...     

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。     

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。     

一种新型Z源逆变器

为了提高逆变器直流侧输出电压,提出了一种新型Z源逆变器。该拓扑结构将Z源网络中的传统电感用开关电感代替,并且将两个开关电感型准Z源逆变器并联构成升压模块。讨论了该电路的工作原理,并用MATLAB软件进行仿真验证。仿真结果表明:该拓扑结构在较短的直通时间内升压能力更强,有效地减小了Z源网络中一个电容的电压应力,达到预期设计的目的。     

改进二次型Boost变换器的研究与分析

传统二次型Boost变换器具有较高的升压能力,但其开关器件的电压、电流应力较大,增加了电路的体积与成本。笔者在传统二次型Boost 变换器的基础上,结合高增益Boost 三端网络,提出改进二次型Boost变换器,并对其连续工作模式下的工作原理及各开关器件的电压、电流应力进行了分析。分析结果表明,改进二次型Boost 变换器不仅升压能力有所提升,而且在输出电压相同的情况下,开关器件的电压、电流应力有所降低。最后,通过仿真分析验证了该变换器的正确性和可行性。     

一种零电压转换PFC升压变换器设计

提出了一种带有源箝位的ZVT-PWM升压PFC变换器。详细分析了该变换器的工作原理,讨论了电路的参数,进行了软件仿真,并在一台功率为3kW、工作频率为100kHz的通信用开关电源装置上进行了实验验证。仿真和实验结果都证明了这种变换器不仅可实现主开关管的零电压转换和辅助开关管的零电流开关,而且开关管的电压电流应力非常小,同时变换器效率可高达92％。     

一种新型ZVT PWM Buck变换器仿真研究

介绍了一种新型零电压转换(Zero Voltage Transition,简称ZVT)脉宽调制(Pulse Width Modulated,简称PWM)Buck变换器,该Buck变换器能在整个周期范围内实现主开关管的零电压开关(ZVS)、辅助开关管的零电流开关(ZCS)和所有无源功率器件的零电压开关(ZVS);相对于硬开关Buck变换器,该新型Buck变换器的主开关和辅助开关的电压电流应力都很小.详细分析了该变换器的工作原理,并通过仿真验证了该电路的可行性.     

多级联开关电感型准Z源逆变器研究

针对传统Z源逆变器电压增益低、启动电流冲击大等缺点,提出一种基于多级联的开关电感型准Z源逆变器,该逆变器是将传统的准Z源逆变器输入端的一个电感用级联的开关电感单元来替代,这样不但可以提高逆变器的升压因子,而且可以减小传统准Z源逆变器中出现的启动冲击电流,同时这种逆变器的控制方法简单,采用直接升压控制方法.在理论分析的基础上,通过仿真,验证了这种拓扑的优点.     

雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真

为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题, 提出了利用电感式升压电路的设计方法。该方法利用开关管、 单电感、 电容、 电阻对5 V直流电进行升压, 结合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号, 控制开关管的导通与关断, 并利用反馈电路控制压控振荡器的频率, 同时采用Multisim9进行仿真。仿真结果表明, 当输入电压为5V时, 输出电压为160.096 V且保持稳定不变, 解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题。     

雪崩光电二极管反向偏压电路设计及仿真

为解决雪崩光电二极管正常工作时需要的直流反向偏压问题,提出了利用电感式升压电路的设计方法.该方法利用开关管、单电感、电容、电阻对5V直流电进行升压,结合555芯片组成的压控振荡器产生频率信号,控制开关管的导通与关断,并利用反馈电路控制压控振荡器的频率,同时采用Multisim9进行仿真.仿真结果表明,当输入电压为5V时,输出电压为160.096 V且保持稳定不变,解决了雪崩光电二极管在正常工作时需要在阴极加上很高直流反向偏压的问题.     

应用于光伏发电系统中的一种高升压比的多级BOOST电路

光伏发电系统结构复杂、输出电压高等,本文设计一种高升压比的BOOST变换电路。仿真实验证明,N级BOOST电路升压比是单级BOOST电路的N倍;控制简单,输出电压快速性好,谐波失真比低,且无论各个输入电压源电压相等与否,均可以通过一套控制系统实现输出电压恒定;该电路具有低电流、电压应力等特点,有利于提高变换器效率和提高电路使用寿命。     

新型零电流PWM全桥DC-DC变换器

为降低IGBT在关断过程中所产生的损耗,提高电源的开关频率.通过在变压器副边增加一个由谐振电感、谐振电容、辅助箝位二极管以及辅助开关管组成的辅助电路,在主开关管关断之前短暂开通辅助开关管,通过谐振电感和谐振电容之间的谐振使原边电流迅速复位,从而实现主电路开关管的零电流开关(ZCS).实验结果表明,此变换器可在全负载范围内实现所有开关管的ZCS和输出整流管的软换流,其辅助电路的谐振电感还具有帮助主电路实现主开关管软开通的功能.这种拓扑结构简洁,可以较好地实现软开关且不会增大整流二极管的电压应力,变换器的效率也达到了90%以上且有提升空间.