双向全桥DC-DC变换器回流功率与软开关双重优化策略研究

在双向全桥DC-DC变换器中,回流功率与功率开关管软开关行为直接影响变换器的功率传输性能.以隔离型双向全桥DC-DC变换器为研究对象,分析变换器采用双重移相控制的工作原理,推导出回流功率和软开关行为特性与变换器移相角之间的关系.为了减小回流功率、实现软开关,在双重移相控制基础上,提出一种将系统传输功率分为两段,面向回流功率与开关管软开关的优化策略.在MATLAB/Simulink平台上搭建变换器模型,将分段优化策略与单移相控制对比仿真,结果表明:相比单移相控制,分段优化在第一段优化中将回流功率降到0,实现软开关;第二段优化将回流功率峰值降低约66％.     

基于三重移相控制的双有源桥DC-DC变换器性能综合优化

双有源桥DC-DC变换器(DAB)在三重移相(TPS)控制下拥有3个独立的控制自由度,通过移相自由度的合理组合可以减小DAB的电流应力,然而软开关分析表明,当DAB的电流应力处于最优状态时,系统的效率并不一定是最优的。该文在电流应力优化控制的基础上,提出一种同时考虑电流应力和效率的DAB性能综合优化方法。首先,基于DAB的开关组合规律建立了TPS控制下DAB的损耗模型,通过换流回路分析,对任意开关组合下功率半导体器件的通态损耗、开关损耗,磁性元件的铜耗和铁耗分别进行计算。在此基础上,引入效率优化权重,构建综合考虑电流应力和效率的优化目标函数,采用二维遍历算法寻优获得DAB综合性能最佳时的工作点。实验对比了单独优化电流应力或者效率时DAB的性能差异,通过合理选择效率优化权重,使得实验样机在传输6kW功率时的效率绝对增加了0.83%,而电流应力只增加了0.5A。该方法可以在基本不增加电流应力的前提下,有效提高DAB的效率。     

恒定导通时间控制的交错式功率因数校正电路

常规单相Boost功率因数校正( PFC)电路存在功率器件电压开关应力大问题,对此提出了一种基于电感电流临界导通模式的恒定导通时间( Constant On-Time, COT)控制方法。运用COT控制策略,开关管在低压时实现零电压( ZVS)开通,高压时实现谷压( VS)开通,大大地降低了功率开关器件的电压应力。论文分析了电路的工作原理,讨论其设计方案,并研制了一台600 W样机。实验结果表明：该交错并联PFC变换器降低了输入、输出电流纹波和开关器件的电流应力,降低了变换器的开关损耗和电磁干扰。     

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 .     

零电压开关全桥变换器的改进及仿真

在移相控制的串联谐振全桥软开关变换电路基础上 ,针对零电压开关全桥变换器 (FB ZVS PWM)的副边占空比损失和环流损耗问题进行了改进 ,即利用可饱和电感代替线性电感 ,进而提出了移相控制的零电压零电流开关全桥变换器 (FB ZVZCS PWM) ,并将改进电路与原电路进行对比分析和仿真实验 ,结果证明了FB ZVZCS PWM变换器无论是在开关性能和能量传输方面 ,还是在变换器的成本和效率方面 ,都具有明显的优越性。     

基于可变电感的恒频非隔离型多路LED驱动器

多路LED串并联会引起各支路电流的不均衡,电容电荷平衡的均流方案直接导致大的无功环流,提升了器件应力;同时,变频率的开关控制也使得磁性元件难以有效优化,波动负载的软开关特性无法可靠保障.基于此,文中提出一种基于可变电感(Ⅵ)的多路LED调光电路,不仅可完成恒频控制,降低电磁干扰(EMI)电路的设计复杂性,并且可实现开关管的大范围软开关(ZVS),提高能量转换效率.文中所提电路利用半桥电路叠加的结构,共用谐振电感以增加均流路数,从而提升了功率密度,并通过Ⅵ简化了LED调光控制.文中详述了电路的工作原理,并以8路LED为例,搭建18W实验样机,从而验证了所提LED驱动电路的可行性.     

基于LLC与交错并联结构的PFC电路研究

针对高频开关电源,设计一种基于Boost结构的功率因数校正(PFC)电路.前级采用交错并联的Boost结构,利用平均电流控制策略,实现输入侧的功率因数校正;后级采用半桥LLC谐振变换电路进行功率级变换,以实现电力电子器件软开关控制,从而降低系统开关损耗.通过电路系统建模仿真,表明输入电流能较好的跟随输入电压,半桥LLC谐振变换电路在原边实现了零电压开通(ZVS)、副边实现了零电流关断(ZCS),达到了优化电能质量及降低电能损耗的设计目标.     

基于脉宽调制的软开关等离子扬声器

为实现等离子扬声器低功耗与产品化, 在理论分析基础上, 结合零电压开关(ZVS: Zero Voltage Switch) 和脉宽调制(PWM: Pulse-Width Modulation)两种方案的优点, 提出了一种基于 PWM 脉宽调制的软开关控制方 式。 驱动电路采用 IR2110 芯片增强电路的驱动能力, 开关部分则采用软开关的方式提高了电路的整体效率。 通过对比分析电源输入功率、 开关管发热情况和电弧长度后发现, 该方案在电弧长度为 1. 5 cm 的情况下电源 输出功率为12 W, 两开关管的表面温度分别为50℃和58℃。 实验结果表明, 该方案降低了功耗, 提高了整体 电路的稳定性和安全性, 同时降低了控制开关管的 PWM 波的失真度, 因而具有更优秀的实际应用与产品化 能力。     

零电流过渡(ZCT)功率变换电路控制方式的讨论

零电流过渡(ZCT)功率变换电路,主功率开关虽然为零电流关断,但其开通却工作在硬开关条件下.同样,辅助开关导通为零电流,但关断为硬关断.通过改进控制方式,可以使这两个功率开关的导通和关断都工作在软开关条件下,从而可以进一步提高开关频率,达到增加功率密度的目的.     

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.     

现场智能电参数采集模块设计

本文介绍了智能现场电参数采集模块的详细设计方案。该系统可以精确测量瞬时电压,电流并计算其电流有效值IRMS、电压有效值VRMS以及瞬时功率、有功功率、无功功率、频率、功率因数等电参数。系统还提供多路开关量输出,继电器输出,以供工业现场不同需求使用。本模块通过RS-485总线与上位机通信,利用上位机可以对模块进行一些功能设置,校准模块的精度,控制（4-20）mA信号的输出等。     

永磁同步伺服电机数字式快速电流控制

研究了一种新型伺服系统电流快速控制方案.其原理是根据转子磁场位置和电流偏差,运用最佳导通程序表直接触发静止功率开关器件,以获得快速电流响应,实现电流环的数字化;提出了一种对输出电流波形进行优化控制的方法;给出了快速电流控制的数字仿真和实验结果.     

一种基于负载电压换流的新型ZCS-PFM变换器

为实现一种结构简单,高效、高频、低电压应力,控制简单的软开关升压变换器,提出一种零电流软开关脉冲频率调制(pulse frequency modulation,PFM)变换器,并以其在boost变换器的应用为例分析了其工作原理、软开关实现条件以及该电路的设计方法.仿真和实验结果表明:该变换器在较宽的输出电压、输入电压、...     

移相全桥软开关变换器拓扑分析

移相全桥软开关变换器从基本的移相全桥(FB)零电压(ZVS)脉宽调制(PWM)变换器,发展到移相全桥零电压零电流(ZVZCS)PWM变换器,及移相全桥零电流(ZCS)PWM变换器,进而又产生一系列其它新型的移相全桥电路,构成了这一类很具有发展和应用前景的变换器.比较分析了上述3类主要的移相全桥软开关变换器的拓扑结构、工作特点和各自的优缺点.改进的FB-ZVS-PWM变换器扩大了滞后臂ZVS负载范围.FB-ZVZCS-PWM变换器解决了滞后臂软开关负载范围问题,滞后臂较适合用绝缘栅极双极型晶体管(IGBT).FB-ZCS-PWM变换器可以实现各个功率管的ZCS,更适合大功率场合.     

两种降压式PWM软开关变换器的分析比较

谐振型PWM软开关变换器具有工作频率高、效率高、电磁干扰小、控制和调节特性好等特点，已经成为软开关变换器的研究热点。作者以2种降压式谐振型PWM软开关电路为例，从拓扑结构、开关损耗及电压电流应力等几方面进行比较，为此类开关变换器的应用提供了参考。     

一种改进型ZCS PWM Buck变换器仿真研究

介绍了一种改进型零电流开关(Zero Current Switching,简称ZCS)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和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),而且通过无源钳位电路彻底地消除了所有开关管的电压尖峰,并使得所有开关管的电流应力都很小.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.     

一种正激式ZVT-PWM高频软开关充电机的研究

高频软开关技术可有效地减小功率开关器件的开关损耗和应力.介绍了一种正激式ZVT-PWM (zero voltage transition-pulse width modulation)高频软开关功率变换器的工作原理.利用辅助ZVT网络使得变换器的主开关和高频整流器件均工作于零电压软开关状态.分析了变换器的工作过程,给出了一个开关周期中的等效电路和主要的开关波形.讨论了这种软开关变换器的不足,提出了减小辅助管电压、电流应力的折中考虑,对ZVT-PWM变换器进行改进.利用这种软开关技术研制了一台用于电动汽车的车载充电机,给出了充电机的控制系统框图,简单介绍了充电机的工作原理.最后给出了运行波形和试验结果.     

移相H桥变换器的一种新型软开关拓扑

针对目前软开关变换器拓扑结构复杂、损耗较大的问题,提出移相H桥变换器的一种新型软开关拓扑,基于原有的逆变变压器和整流、滤波元件,增设一种无源辅助箝位电路,拓扑结构简单易行,无需有源器件和附加控制,通过其换流重叠及续流、箝位作用,实现超前桥臂的零电压通断和滞后桥臂的零电流通断,有效地降低变换器损耗和提高系统效率。对新型软开关拓扑进行原理定性阐述,结合各时段波形进行理论分析,得出有关软开关条件。实验结果证实了本拓扑方案及理论分析方法的有效性。     

三电平双有源混合全桥DC-DC变换器最小回流功率控制

三电平双有源混合全桥(H-TLFB)DC-DC变换器通过引入三电平桥臂提高输入电压范围.针对该变换器在传统双重移相控制下具有较大的功率回流、较高的电流应力等问题，提出一种最小回流功率控制策略.首先分析H-TLFB DC-DC变换器功率传输特性，比较变换器在两种不同工作模式下回流功率值的大小，并根据回流功率与电压比、移相比、传输功率的数学关系，计算出回流功率达到最小时对应的最优移相比，并设计相应优化控制策略.与传统双重移相控制策略相比，最小回流功率控制策略下的回流功率可以在全功率传输范围内达到最小值，并且在一定的电压比范围内，回流功率、电流应力可以同时得到优化.最后，通过实验验证设计控制策略的正确性和可行性.     

基于电流斜率的SRM功率变换器故障诊断

功率变换器是开关磁阻电机调速系统重要部件之一,同时也是系统可靠性最弱的环节。针对传统功率变换器故障诊断方法通用性差、需增加额外硬件、无法进行开路器件定位等问题,以不对称半桥式功率变换器为研究对象,改进传统电流传感器安装位置,各相检测电流为绕组和上续流二极管电流之和,通过分析电流斜率在不同故障下的特点,提出一种基于电流斜率的诊断方案。该方案以逻辑信号、检测电流及其斜率为输入建立了故障变量的数学模型,通过模型输出值,即可对功率管开、短路故障进行快速定位,且各相诊断相互独立、不受电机相数及控制方式限制,通用性强;无需增加额外硬件,诊断功能丰富且控制器负担小。仿真和实验验证了方案的有效性。