全桥DC-DC变换器中SiC器件损耗分析

目前以碳化硅(SiC)MOSFET为代表的第三代宽禁带半导体有着高工作频率、低开关损耗、耐热性高等优点,可以有效的降低DC/DC变换器的整体损耗,提升电能转换效率。在以金属氧化物半导体场效晶体管（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor, MOSFET）和绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor, IGBT)作为开关器件的全桥DC-DC变换器中,软开关技术的使用虽然会导致循环电流和较大的电流纹波,产生额外的损耗,但一般该损耗远低于开关损耗,可以有效降低变换器整体损耗。但对于SiC MOSFET全桥DC-DC变换器,碳化硅器件的开关损耗很低,可能会低于软开关技术的额外损耗,因此软开关技术在SiC MOSFET中的有效性面临挑战。本文采用英飞凌官方提供的型号为IMZA120R014M1H的SiC MOSFET的PLECS热仿真模型,对其在全桥DC-DC变换器中的软开关和硬开关损耗进行了全面的仿真实验和分析,以探究软开关技术在SiC MOSFET全桥DC-DC变换器中的有效性,同时提供一种变换器开关损耗和总体损耗研究的方法。实验结果表明,在100kHz的SiC MOSFET主流工作频率下,软开关开关损耗和总体损耗仍旧远低于硬开关,软开关技术在基于SiC器件的全桥DC-DC变换器中仍旧具有重要的作用和意义。     

一种矿用蓄电池式电力机车大功率DC-DC变换器

介绍了一种用于蓄电池式矿用电力机车交流传动系统的大功率DC DC变换器的主电路、控制电路及驱动电路的设计原理和设计方法。实验结果表明该变换器的设计合理、可靠。     

自适应控制DC-DC BUCK变换器中的混沌

从同步的角度研究了dc—dc buck开关功率变换器这种分段光滑系统中的混沌控制问题，采用自适应控制方法，使两个分别工作在混沌状态和周期状态的buck变换器达到同步，即将其从混沌区引导到稳定的周期区，达到抑制该类电路中的混沌的目的．数值模拟结果验证了该方法的正确性和有效性。     

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.     

基于变结构理论的DC-DC功率变换器建模

对功率变换器的常用建模方法进行了分析，指出其优缺点，在此基础上提出直接利用变结构理论对DC－DC变换器进行建模，推导出Buck,Boost,Buck-Boost变换器基于变结构理论的模型。最后通过实验电路验证了模型的有效性，为DC－DC变换器的控制提供依据。     

基于双频PFM控制模式的升压式DC-DC变换器

为了改善系统在宽负载范围内的整体效率,设计了一种基于双频脉冲频率调制(PFM)控制模式的升压式DC-DC变换器.首先,选定2个固定的频率.通过检测负载的变化,使得变换器在轻载或重载时工作于其中的1个频率下,而中载时则通过选择2个频率的不同组合来稳定输出电压,提高全载效率.继而设计了一个双频振荡器电路模块.整个芯片设计基于0.5μm CMOS工艺,并在Cadence工具中完成模拟仿真和版图设计.流片芯片测试结果表明,系统在整个负载范围内的转换效率高于75%,最大输出电流可达300 mA,芯片的实际性能达到设计要求.因此,采用这种控制方法能有效提高系统的全载效率,所得变换器可望具有良好的电磁干扰特性.     

双DC-DC变换器在爆闪式警示信号灯上的应用

本文探讨利用双DC-DC变换器去解决单级DC-DC变换器在宽电压范围工作时开关效率降低,开关器件不能正常工作,甚至损坏的问题。在现有信号灯的基础上,设计出一种寿命长、适应宽电压范围、功能齐全,便于生产、管理、使用、维修的爆闪式警示信号灯。     

电子辐照对SiC功率MOSFET器件动态特性的影响机理

针对SiC功率场效应晶体管在太空、核工业等高能粒子辐照环境下应用时的老化失效问题,以1 200 V SiC MOSFET器件为对象,研究了电子辐照对SiC MOSFET器件动态特性影响及机理。在10 MeV电子束下对SiC MOSFET器件进行200 kGy剂量的辐照;然后,采用双脉冲测试电路对SiC MOSFET器件进行开关测试,并提取开关速度以及开关瞬态能量损耗等参数;接着对器件进行静态特性测试得到器件的阈值电压、栅极电阻、寄生电容等参数;最后,对比辐照与未辐照器件动态和静态特性参数变化分析电子辐照对SiC MOSFET器件动态特性影响机理。分析结果表明：在漏极电压800 V、漏极电流15 A、栅极外接电阻200Ω的测试条件下,辐照后器件开启延迟时间减小11.6 ns,开启瞬态能量损耗减小0.18μJ,关断延迟时间增大48.4 ns,关断瞬态能量损耗增大0.11μJ。结合器件静态特性参数分析发现：辐照后氧化层中正固定电荷增加7.14×10¹¹ cm^-2,器件阈值电压减小1.5 V;电子辐照在氧化层中电离产生电子空穴对,氧化层陷阱捕获空穴形...     

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％.     

峰值电流型DC-DC Boost变换器斜坡补偿技术优化

以峰值电流型DC-DC Boost变换器为模型,针对无斜坡补偿时变换器出现的次谐波振荡不稳定现象以及固定斜坡补偿降低了参考电流和输入功率等问题,提出优化补偿策略。对无斜坡补偿、固定斜坡补偿、优化斜坡补偿进行分析,分别推导出其参考电流和电感电流平均值的表达式。通过仿真和对比实验验证了理论分析的正确性及所提出优化补偿策略的有效性。     

基于微功耗同步DC／DC转换器的WSN节点电源模块设计

介绍了一种无线传感器网络节点的电源管理模块．该模块可以针对锂电池的宽电压输入进行DC／DC转换,采用同步降压一升压转换结构,实现额定电压输出．分析节点不同模块的工作特性,采用不同的微功耗同步降压-升压DC／DC转换器进行设计,并给出了具体的元器件选型方案．经实验测试和实际应用,该模块的转换效率可达85％以上,有效地提高电池的使用效率和节点能量利用率．特别是该模块符合便携式设备的需要,利于该模块与其他产品的结合,具有良好的通用性和扩展性．     

Bi Buck-Boost变换装置设计仿真软件的开发

为了更好、更快地实现电力变换装置的设计,对Bi Buck-Boost直流变换装置的设计仿真软件进行了研究与开发,软件实现了直流变换装置参数的设计及仿真验证功能.该软件适合于Bi Buck-Boost直流变换装置的工程设计和性能研究.通过介绍基于电流模式闭环控制仿真程序的构建过程,并结合工程设计法设计双向直流变换装置调节器参数.结合该设计仿真软件,对双向直流变换装置的参数设计及仿真验证过程进行了设计举例,仿真结果验证了参数符合设计要求,设计仿真软件满足工程需要,且设计思想可应用到其他设计软件的开发.     

燃料电池城市客车动力系统结构研究

文章讨论了几种不同的以燃料电池与超级电容混合为动力源的城市客车(FCCB)的动力系统结构方式,分析了其利弊及对汽车性能的影响。在此基础上,对其中一种构型进行了参数匹配,并用计算机进行了汽车动力性能的仿真研究,结果表明该种动力系统构型是可行的。     

基于功率因数的通用变频器节能原理及应用

在实际应用中作为节能标志的功率因数没能被充分重视，以致于通用变频器没能合理应用。针对现有文献对交流电动机变频调速节能的功率因数研究和应用研究甚少的情况，笔者从提高功率因数谈起，研究了交流电动机在一般工况和通用变频器在变频调速情况下功率因数的变化情况，并对它们作以简单比较，以使通用变频器合理应用，取得良好的经济效益。     

大功率高效率无源谐振软开关Boost DC-DC变换器

提出了一种新型的无源谐振软开关Boost DC—DC变换器拓扑,并重点分析了该拓扑结构的7个工作模态和工作波形。通过在常规的Boost电路中增加少量L,C,D器件,使主功率开关管和功率二极管工作在谐振软开关状态,提高了效率和可靠性。用软件Pspice对该电路拓扑进行了仿真,并通过实验得到了基于该电路拓扑研制的90kW DC—DC变换器的主功率器件开关波形。该变换器已经成功地应用在中国第1辆燃料电池城市客车中,各项技术指标均满足使用要求。     

高压大功率碳化硅电力电子器件研制进展

碳化硅电力电子器件已经成为国内外研究和产业化热点,在一些应用领域正在逐步取代硅基电力电子器件.概述了碳化硅材料和器件的特性,即具有高工作电压、高效率、高工作温度等优势.综述了国际上碳化硅电力电子器件技术的发展现状,其中中低压器件发展已逐渐成熟,高击穿电压器件研究成果展现出由碳化硅材料特性预测的性能优势.展示了宽禁带半导...     

基于dsPIC智能无功补偿装置的设计与实现

当前无功补偿装置将晶闸管开关、空气开关、控制单元和电容器等零散地分布在配电柜中。使用控制器控制多个电容器,若控制器出现故障,则整台装置将无法正常运行。为此,设计了一种基于dsPIC的智能无功补偿装置,给出装置硬件总体结构,以dsPIC6014A为主控制芯片对三相电压、电流进行采样,通过FFT法求出电力参数,依据无功功率对电容器的投切进行控制。给出dsPIC芯片原理,介绍了电网信息数据采集电路、过零点投切开关电路、晶闸管驱动电路和磁保持继电器驱动电路。给出装置的主程序流程图,将其和各硬件电路结合共同实现智能无功补偿装置的各个功能。实验结果表明,所设计的智能无功补偿装置补偿效果好,性能高。     

电力电子变换器可靠性研究

电力电子变换器在能量转换和传输中的广泛应用使其可靠性问题越来越受到人们的关注.本文从器件级和系统级角度总结了可靠性定量评估模型的建立方法,对比了各种建模方法的优缺点.分析了先天可靠性提高方法和后天可靠性提高方法提高系统可靠性的机理,实现了可靠性提高方法的分类.最后讨论了电力电子变换器可靠性研究存在的问题及未来发展方向.     

风电机组变流器技术特点和可靠性分析

风电机组变流器是风力发电机组核心部件之一,是实现能量转换的关键设备,其可靠性决定了风电机组运行的可靠性。由于风电机组运行环境特殊,因此,风电机组的功率变流器有其自身的行业应用特点。围绕功率变流器的可靠性问题,从变流器的工作特点及技术要求出发,分析了变流器故障主要原因,阐述了功率器件在工作中的失效机理,提出了提高变流器可靠性的措施。