一种单端反激式功率叠加DC/DC变换器的设计

针对外置式大功率AC/DC电源的待机功耗较大的问题,提出一种全新的单端反激式功率叠加DC/DC变换器的设计方案。详细介绍了单端反激式功率叠加DC/DC变换器的工作原理。对其主要的器件进行设计和参数的计算,并给出了电路和相关波形。应用结果表明,该变换器可用于大功率场所,功率密度高、稳定性好、变换效率高,维护方便。     

双向DC/DC变换器的建模及多项式控制器设计

为满足开关电源对低压大电流的要求,达到减小输入输出电流纹波,提高工作频率,改善变换器的功率密度等目的.以三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器为研究模型,制定了Buck模式下的控制目标,同时建立相应模式下的交流小信号模型,并设计多项式控制器从而实现控制目标,通过Matlab仿真软件对三通道交错并联磁集成双向Buck/Boost变换器的Buck运行模式进行仿真验证.研究结果表明:设计方法具有良好的鲁棒稳定性.     

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.     

一种隔离型双向软开关DC/DC变换器

针对双向DC/DC变换器存在的开关损耗高等问题,提出了一种新型的隔离型双向软开关DC/DC变换器。该变换器由对称的拓扑结构组成。在电感和变压器漏感的作用下,变换器中的开关元件能够在较大的负载范围内实现零电压开关,同时在脉宽调制的控制下,二极管实现了零电流关断。这些措施减小了开关损耗、电压电流应力以及电磁干扰。分析了工作原理和开关过程,研制了一台500 W的试验样机并进行了试验。试验结果证明:在轻载和重载的条件下,所有的开关管都能够零电压导通,同时二极管能够在电流为零(ZCS)的情况下自然关断。     

加装超级电容的电动汽车DC/DC变换器设计

为满足加装超级电容的电动汽车对DC/DC变换器低压大电流、动态响应快的要求,选择了一种交错并联双向DC/DC变换器拓扑,其具有开关管电压应力低、输入电压与输出电压具有较大的变换比、输入电流与输出电流波纹小等优点.针对电动车在不同情形下系统的控制目标,设计了相应的控制器,并在Matlab/Simulink环境下构建控制器的仿真模型,对其性能进行分析.结果表明所选的拓扑结构及控制方法很好地达到了设计要求.     

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.     

基于Hammerstein模型的DC/DC变换器建模方法研究

由于开关器件的存在,DC/DC变换器作为一种强耦合、强非线性的装置.可将静态非线性特性和动态线性特性分开考虑.提出了一种采用Hammerstein模型建立DC/DC变换器数学模型的方法.该方法从输入、输出信号的相关函数出发,采用m3序列作为输入信号,从而建立变换器的Hammerstein数学模型.最后,以CUK变换器为例,在Matlab/Simulink中通过仿真验证了提出的方法是有效的.     

用于混合动力汽车的软开关双向DC/DC变换器

双向DC/DC变换器作为混合动力汽车能量管理系统的核心,在混合动力汽车能量双向转换控制中起到关键作用。根据混合动力汽车对双向DC/DC变换器的要求,选取双向Buck/Boost变换器作为主电路拓扑,减小了重量与体积、提高了系统的工作效率,同时采用半导体软开关技术有效减小开关损耗。推导出变换器在不同工作模式时的动态模型,并对相应模式下的控制器进行设计,提高了系统的稳定性和动态响应速度。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。     

推挽式双向DC/DC变换器建模与控制器设计

本文针对推挽式双向DC/DC变换器中传输电感电流一个开关周期内的平均值为零,无法直接用状态空间模型描述的问题,提出一种新型的模态平均分级建模方法,通过将模态平均电流代替周期平均电流,同时遵循功率守恒的准则,将原电路解耦为前、后两级分别建模,得到变换器低阶非耦合的小信号数学模型.然后,设计以控制箝位电容电压为目标的电压电...     

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。     

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。     

ZVZCS-PWM-FB DC/DC变换器的研究

采用了一种新颖的零电压零电流开关(ZVZCS)PWM全桥移相DC/DC变换器,通过增加一个隔直电容和一个饱和电感的方法实现了变换器的软开关.详细地分析了该变换器的工作原理及相关重要参数的设计.现场试验表明,该系统工作稳定,性能可靠,效率高,体积小,功率器件IGBT的损耗明显得到了降低.拖尾电流得到有效抑制.     

用于纯电驱液压挖掘机的双向DC/DC变换器储能系统

为进一步提高纯电驱液压挖掘机的能量利用率且降低电源功率波动,针对变转速纯电驱液压挖掘机的动力系统,使用非隔离双向DC/DC变换器及超级电容组进行电力能量回收及利用。在SimulationX中,使用全纹波建模方法,建立了基于等效电阻的半桥变换器及超级电容组储能系统的模型,设计了各元件参数及其控制器,提出了一种适应性控制方法。仿真过程中,通过给定伺服电机设定的变转速信号及转矩信号模拟电机功率波动,使双向DC/DC变换器储能系统自动补偿或吸收电源功率。仿真结果表明,采用该控制器,在保证电机功率与超级电容效率的前提下,能够较好地维持恒定的输出电源功率,并能保证较快的动态响应及减小切换过程中的功率波动。     

基于开关电感的混合二次型Boost DC/DC变换器

针对传统直流变换器升压能力不足的问题,在二次型Boost变换器的基础上,结合开关电感单元具有提高升压比的优点,提出了混合二次型Boost变换器.详细分析了混合二次型Boost DC/DC变换器输入电感L_1=L_2、L_1L_2和L_1L_2情况下的工作原理.与传统二次型Boost变换器相比,混合二次型Boost变换器升压比更高,输入电感较小.在理论研究基础上,通过搭建实验样机,验证了混合二次型Boost DC/DC变换器的可行性.     

双向DC/DC变换器在直流微网中的应用

为了降低直流微网母线电压的波动,提出基于双向DC/DC变换器的储能控制策略。运用直流母线电压外环,双向DC/DC变换器电感电流内环的控制方法实现直流微网与储能系统之间能量的双向流动。在系统电压产生波动时能够恢复到正常工作电压状态。通过仿真验证所提控制策略的正确性。仿真表明储能系统通过控制策略可以实现能量的双向传递。并且当电压突变时,储能系统可以使直流母线电压稳定,提高了系统可靠性。     

燃料电池汽车DC/DC变换器电磁兼容研究

针对燃料电池汽车DC/DC变换器电磁兼容特性问题，参照GB/T 18655—2018在电波暗室内针对实际的燃料电池汽车DC/DC变换器搭建了实验系统，对其进行传导发射以及辐射发射实验，获得燃料电池汽车DC/DC变换器正常工作时各线缆端口的干扰电流和参考点位置的电场强度.然后，通过测量获取实验系统中各部件的几何参数，建立燃料电池汽车DC/DC变换器的电磁仿真模型，将传导发射实验获取的干扰电流作为电磁仿真模型的激励信号.将该仿真所获得的参考点位置的电场强度与辐射发射实验所获取的参考点位置的电场强度进行对比，结果显示：仿真结果与实验结果的整体变化趋势一致，且高频段时的平均误差在5 dB左右，仅在低频段精确度相对较差，该燃料电池汽车DC/DC变换器电磁仿真模型较为可靠.最后，利用该电磁仿真模型对燃料电池汽车DC/DC变换器的辐射抗扰特性进行了分析，结果表明，在电场强度为30~100 V/m的平面波干扰情况下，燃料电池汽车DC/DC变换器的正常工作不会受到影响，满足电磁兼容性要求.     

基于相对增益矩阵原理分析并联DC/DC变换器交互影响

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。     

用于电动汽车的磁集成结构DC/DC变换器

基于传统储能设备的功率密度以及转换效率低,在很大程度限制了电动汽车的操控性和续航性能,提出一种磁集成结构的DC/DC变换器应用于电动汽车的混合储能系统。研究结果表明:加入二阶贝塞尔低通滤波器,配合磁集成结构本身的滤波性能,结合混合储能系统的优越性可以显著提高电动汽车的工作效率和稳定性;磁集成技术可以减小变换器整体体积和降低变换器磁芯损耗。蓄电池与超级电容构成的混合储能系统具有高容量储能、快速响应、回收制动能量的特点;该混合储能系统能够优化电能质量,提高电动汽车的续航时间和加速时所需能量,在传统的驾驶周期内具有良好的性能。     

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.     

推挽式DC/DC变换器的庞加莱映射图分析

针对推挽式DC/DC变换器系统参数的选择对系统运行稳定性有较大影响的问题,研究着重分析了系统变压器变比与系统输出稳定性的关系。结果表明,在系统变压器变比的值从7到4变化的过程中,推挽式DC/DC变换器系统由稳定的周期运动状态逐步过渡到混沌的非周期运动状态。通过实际运用可知,该方面研究成果对于开关电源系统参数的设计有重大指导意义。