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。     

一种新的基于混沌的DC/DC变换器控制策略

工作在混沌状态的DC／DC变换器能够改善电路的电磁兼容性能(EMC)。该文首先分析了这种方法存在的不足，然后提出了一种新的DC／DC变换器混沌控制策略，仿真研究证明，这种控制策略扩展了电感电流的功率谱，减低了在开关频率上的电流分量，从而改善了DC／DC变换器的EMC性能。     

硬件解耦三端口变换器的软开关分析与仿真

硬件解耦型三端口变换器解决了传统解耦方法存在的不足,在系统的能量管理方面具有更高的优越性能。本文基于双有源桥变换器的工作原理,分析并推导了硬件解耦型三端口变换器这一拓扑的功率传输及其控制策略,并对其进行了软开关分析。同时,利用MATLAB绘制了软开关的范围,并通过Simulink搭建了硬件解耦型三端口变换器的仿真模型进行验证。仿真结果验证了所设计的硬件解耦型三端口变换器控制策略和推导软开关范围的正确性。     

零电流开关电力电子变换器潜电路的布尔矩阵分析方法

提出了零电流开关电力电子变换器潜电路的布尔矩阵分析方法.通过建立电力电子变换器的开关布尔矩阵,并消去其中的无效开关向量,得到电路的最简布尔矩阵和与其相对应的有效开关状态.在此基础上将最简布尔矩阵与变换器设计的正常工作状态开关矩阵比较,判断变换器是否存在非设计要求的潜在开关路径.以Matlab7.0为平台设计了相应的算法程序,潜电路分析结果用模型文件的形式保存.最后,以零电流谐振开关电容变换器潜电路分析为例,验证了所提出方法的正确性和有效性.     

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。     

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。     

一种倍流同步整流有源箝位DC/DC变换器的研究

为提高低输出电压的ＤＣ／ＤＣ变换器的效率,提出了一种倍流同步整流有源箝位ＤＣ／ＤＣ变换器,电路拓扑主要包括有源箝位电路、隔离变压器和倍流同步整流电路。分析了该变换器的工作原理,并进行了稳态分析,给出了各开关器件的电压、电流应力公式。理论分析表明,该变换器的开关器件的电压应力特性优异,开关器件均可实现零电压开通,适用于较宽的输入电压范围和较高的开关频率,实验样机得到了较高的效率和功率密度。     

基于开关布尔矩阵的高阶谐振开关电容变换器潜电路分析

针对谐振开关电容变换器输出特性异常现象,以四阶谐振开关电容变换器为例,给出了应用电力电子变换器的开关布尔矩阵分析方法,分析高阶谐振开关电容变换器拓扑潜在电流路径的详细方法,为形成系统化的复杂电力电子变换器潜电路分析技术提供了依据。     

基于邻接矩阵的电力电子变换器潜电路分析方法

建立了电力电子变换器潜电路的邻接矩阵分析方法。将变换器各元件间的连接状态采用邻接矩阵存储,通过深度优先搜索算法对邻接矩阵中处于连接状态的顶点序列进行搜索,根据路径判别条件实现了潜电路的识别,得到用顶点序列描述的潜电路路径。以C和VC＋＋6.0为平台编制了基于邻接矩阵的电力电子变换器潜电路分析软件,并以升压谐振开关电容变...     

车用燃料电池堆与电压变换器的联合仿真

针对质子交换膜燃料电池输出特性不稳定问题,设计了一种以升压电路为主电路,联合脉冲激发的开关控制器为控制电路的直流-直流电压变换器。依据质子交换膜燃料电池原理,搭建出额定功率为35 k W的车用质子交换膜燃料电池堆模型,并验证了模型的有效性和可操作性。为了验证所设计变换器的控制效果,将35 k W质子交换膜燃料电池堆与直流-直流电压变换器进行了联合仿真。仿真结果表明:所设计的直流-直流电压变换器0.4 ms就能将电压稳定且误差控制在1.2%以内,能够很好地满足车用质子交换膜燃料电池堆对升压和稳压的要求。     

改进型ZVT-PWM Buck变换器的研究

本文提出了一种新型改进型ZVT-PWM Buck变换器电路,同时详细分析了它的工作原理,并给出了主要变量的理论波形。通过在电路中采用了无损缓冲单元,克服了传统的ZVT-PWM Buck电路的内部循环电流和辅助开关管的开关损耗太大两大问题。实现了辅助开关管零电流开通和零电压关断,从而使所有开关器件的实现软开关,大大提高了变换器的工作效率。通过实验,证明了这种新型改进电路的理论分析是正确的,电路是可行的、有效的。     

基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化

主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法,归纳分析了基本设计原则,并以此构建了基于RB-IGBT的矩阵变换器样机实验平台。该样机平台下的单管多脉冲测试实验结果表明,不同换流回路下的开关器件关断电压尖峰最大值为375V。通过对比主电路结构优化前后所测输出电流波形及谐波频谱可知,经过主电路结构优化设计后的样机平台在保证系统运行可靠的同时能获得更高的波形质量。     

软开关技术在SRD系统中的应用研究

介绍了软开关技术的基本原理、基本的软开关电路拓扑,提出一种开关磁阻电机功率变换器的软开关方案,该方案在直流电源与相绕组控制电路间插入一种准谐振直流环节电路,并给每个相开关并联电容器后实现了开关磁阻电机功率电路中所有器件的软开关操作.对主电路工作模式进行了分析,并通过仿真验证了所提电路的软开关性能.     

电流模式控制开关功率变换器中的呼吸现象

从电路耦合滤波的角度考虑,以Boost变换器为例揭示了在电流模式控制开关变换器中,由于存在耦合电路引起的传导和辐射干扰,使得有可能产生呼吸现象,这在功率变换电路中是一种非正常的工作状态．可以通过建立具有固定初相位的模拟干扰信号,并使其频率与变换器的开关频率相同,以便将呼吸现象(时间分叉)转换为参数分叉,分析结果与数值仿真是完全一致的,并在电路实验中得到了印证．     

引信全电子安全系统高压变换器分析与设计

引信全电子安全系统中的高压变换器的研究重点是解决好储能、充电速率、变换器体积与转换效率之间的相互关系。本文以单端反激式开关变换器为基础,进行电路暂态特性分析,归纳出在开关变换器设计中实现最佳控制的途径,并按文中得出的结论设计了一个高压变换器。     

模块组合型多电平变换器的控制策略

对模块组合型多电平变换器(MMC)的脉冲调制策略和电压控制策略进行了理论分析和实验研究,建立了MMC系统的数学模型,在此基础上提出一种适用于MMC特点的载波移相SPWM控制策略和电压控制策略,无需额外的硬件电路,即可实现对MMC功率单元直流电容电压良好的稳压和均衡控制效果.通过一台三电平MMC实验样机的实验结果,分析了其稳态和静态工作特性,验证了控制策略的有效性.     

适用于PWM DC/DC变换器的无源无损缓冲电路

文章研究了适用于PWM DC/DC变换器的无源无损缓冲电路单元,仅通过在变换器中附加一些无源元件实现了开关管的零电流导通和零电压关断,并将缓冲元件的能量回馈给变换器的输入输出端,达到了无损的效果。该缓冲电路单元结构简单,控制方便,并能在软开关的情况下保持开关管的最小电压应力。     

一种交错式新型多输入高增益Boost变换器

由于传统Boost电路只能对单一输入源实施变换,且有升压能力不足、开关器件电压应力高的缺陷,难以满足光伏发电系统前端发电单元模块多、电池输出电压低的实际需求。通过电路拓扑推演,以传统Boost电路为基底,运用交错式控制技术,提出了一种新型的可适用于光伏发电系统前端的多路输入高增益Boost变换器。基于该变换器电路,对2路输入的变换器开展了原理分析与性能分析,并将分析结果推广至多路输入,揭示了变换器提高电压增益、实现多路输入源变换的机理。为验证理论分析的正确性,搭建了一个3路输入的变换器电路实验系统,结果表明,较之传统Boost电路,所提变换器具有电压升压比高、开关器件电压应力低、可实现多输入联合供电的特点。     

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.     

移相全桥ZVS变换器的研究

软开关变换器的建模,关键在于推导有效占空比的表达式,它由功率开关管占空比、开关频率、电感电流共同决定,而且直接决定了模型的精度,能够表征软开关变换器工作特性。本文着重分析移相全桥ZVS-PWM DC/DC变换器的工作原理,进行了有效占空比的推导、建立了仿真模型并给出了主要电路参数设计原则,验证了方法的有效性。