LLC谐振技术在动车组单相逆变器中的应用研究

在传统的电力动车组车载隔离型单相逆变器中,为逆变电路提供直流输入的隔离型升压DC/DC变换器采用的是脉冲宽度调制(PWM)的移相全桥变换器,存在开关损耗大、转换效率低的缺点。针对上述问题,提出了在车载单相逆变器DC/DC升压电源中采用全桥LLC谐振软开关技术的方法。首先,对全桥LLC变换器进行建模,分析其工作原理和参数设计方法;其次,通过Matlab/Simuink仿真验证了理论参数的可行性;最后,按照设计参数制作了1台2.5 kW的采用脉冲频率调制(PFM)的全桥LLC谐振变换器的实验样机。实验结果表明,样机额定输入电压为DC110 V,LLC谐振变换器的输出电压可恒定保持在DC400 V,可以为后级的逆变电路提供稳定的直流输入,开关管在全负载范围内实现了零电压导通(ZVS),有效提高了隔离型升压电源的效率。     

一种谐振软切换方案的能量分析研究

设计一种新型的并联谐振软开关拓扑结构,介绍了谐振软切换的工作原理,建立能量补充模型。得出开关管要想周期性地过零,实现软开关,必须补充回路中的损失以维持振荡的结论。合理设计导通开关管,为储能元件补充能量,使振荡得以维持,可为逆变桥创造出零电压间隔,从而实现软开关切换。     

高压开关电源的拓扑研究

提出了高压Buck型全桥变换器存在的高压滤波电感的安全性和变压器副边分布电容的问题,并介绍了一种适用于高压开关电源的移相全桥Boost型软开关电路。通过对Boost型电路的软开关过程进行时间分段分析,再利用Pspice仿真对理论分析结果进行了验证,最后将Boost型与Buck型全桥高压变换器的输出滤波电感耐压特性、多路输出的交错调节能力和变压器的磁不平衡问题等方面进行了比较,结果表明Boost型移相全桥变换器具有更好的交错调节能力和自动抑制变压器的磁不平衡的能力,是一种适用于高压电源的拓扑。     

开关电容矩阵DC/DC变换器

提出了一种利用开关电容矩阵来实现DC/DC变换的新方法,其过程是将组合开关电容单元排列为一个M×N的矩阵SC(M, N),用一组时序信号控制组合开关,使其工作于充、放电两种状态:充电期输入电压沿矩阵的行充电;放电期矩阵转置,电容上的储能沿矩阵的列向负载放电,实现了电压的变换。设计了一个SC(2, 3)的矩阵变换器电路,并进行了理论分析和仿真。     

新型多路LED驱动电源关键技术研究

通过对国内外通用的LED驱动电源技术的分析研究,优化设计了适用于双开关以及单开关拓扑的多路输出方案,利用谐振电容参与变换器谐振网络的谐振,改变变换器增益曲线,改善变换器动态性能,实现多路输出的均流,并解决开路保护等问题;开发了一种新型的单开关正反激多路输出电路,实现变压器双向激磁,利用谐振电容和电感谐振,实现副边二极管零电流开关;解决了PFC电路的可靠性问题,进一步简化电路,降低了系统成本.     

改进型倍流整流电路ZVS PWM全桥变换器的参数设计及优化

分析了改进型倍流整流电路ZVS PWM全桥变换器的原理,给出了参数选择原则和优化方法,使变换器的主开关管在较宽的负载范围内实现ZVS,副边无占空比丢失,副边整流二极管实现自然换流,无尖峰电压.     

电流临界连续时PFC电路分析

本文讨论了峰值电流型功率因数校正电路、电路中电感临界连续时频率变化的规律，分别推导了Ｂｏｏｓｔ、Ｂｏｏｓｔ／Ｂｕｃｋ和反激变换器的导通时间、截止时间与输入电压、输出电压、变换器中电感等参数的关系，指出了电路实用范围，给出了最大和最小开关周期。利用这些关系，就可以进行电路设计。     

提高带载能力的高稳定性自适应斜坡补偿电路

提出一种新颖的精确自适应斜坡补偿电路,与传统的自适应斜坡补偿电路不同,该电路不仅引入了输入、输出电压,还引入了电感电流和开关管导通阻抗的乘积,从而实现补偿量的自动调节和精确控制,提高了DC-DC转换器的带载能力和瞬态响应,同时更好地保证了系统的稳定性。基于该结构采用0.35μm CMOS工艺设计实现了一款面积为1.8×1.8 mm2的Boost DC-DC转换器芯片。测试结果表明,该转换器工作状态良好,占空比从15%~90%变化时,电感电流最大值变化量小于6.5%。     

单片DC/DC变换器的分析与设计

在0.35μm硅衬底CMOS工艺条件下,分析了集成平面电感器的单片DC/DC变换器的功率损耗,折中考虑了设计中的难点以及各种影响因素。优化了变换器的转换效率,确定其开关频率为100MHz;考虑片上集成平面电感器的单位面积电感值与品质因数的大小也是决定DC/DC变换器性能的关键因素,该文给出了双层平面螺旋电感器的物理设计与几何参数优化,获得了双层平面螺旋电感。模拟结果表明该变换器工作稳定,转换效率可以达到62%。     

DC—DC功率变换器的拓扑结构与分析方法

本文介绍了三种基本电感储能式DC-DC开关功率变换器的拓扑结构形式及其基本分析方法,并对其在生活和工作中常用电子仪器上的应用情况作了简要阐述。     

基于DSP的双输入BUCK变换器在LED驱动器中的应用

提出一种将双输入Buck(TIBUCK)变换器应用于LED驱动器的方案,并详细分析该电路的性能特点。该TIBUCK变换器采用电压模式控制,由DSP作为控制核心,能够很好地调节输出电流,使LED工作在恒流状态。仿真和实验结果表明,TIBUCK变换器在降低开关管和二极管电压应力的同时实现了对输出电流的恒流控制,从而证明该变换器作为LED驱动器中的后级恒流部分是可行的。     

定频滑模控制Buck变换器设计

针对滞环调制的滑模控制开关变换器的开关频率随输入电压或负载变化而变化的问题,介绍了一种可以将切换函数直接转换成固定频率的开关控制信号的定频调制方法。详细分析了该调制方法的工作原理,给出了一种模数混合电路实现方案,研究了其在滑模控制Buck变换器中的应用。通过计算机仿真研究了该定频调制技术的可行性和有效性,仿真结果表明该调制技术保持了滞环调制具有快速瞬态调节能力,同时具有恒定开关频率、利于滑模控制器的集成和数字实现的优点。     

基于电容电荷平衡的Boost型变换器控制研究

针对Boost型功率变换器的常规控制算法存在系统带宽较窄、动态响应缓慢等问题,基于电容电荷平衡原理提出一种新的非线性控制方案。该控制方案采用线性/非线性相结合的复合控制方法,当Boost变换器工作在稳态时采用传统的电压模式控制算法,而当负载电流发生跃变时,则采用非线性控制算法,通过电容电荷平衡控制计算开关管开通和关断的切换时间,从而保证Boost变换器获得最佳的动态性能。对自制的样机进行仿真验证和实验研究,结果表明,该方案能明显改善Boost型DC/DC变换器的超调量、调节时间等动态性能。     

一种双零电压开关脉宽调制式正向变流器

提出了一种隔离直流-直流变流器,此变流器由两个零电压开关脉宽调制式(PWM)正向变流器串联并与一个高频变压器耦合而成。此变流器的特点是从空载到满载运行时无开关损耗,且导通损耗也较低,它适用于高输入电压和大功率的应用场合。阐述了变流器的工作原理、理论分析和设计举例,并用一个实验原型验证了理论推断。     

高频高效DC/DC模块电源

主研人员：钟洪声　胡燕萍　唐燕春　王教强　唐光亮　梁波 高频高效ＤＣ／ＤＣ模块电源应用了先进的恒频谐振零电压开头技术，提高了ＤＣ／ＤＣ模块电源的开关工作频率；应用同频整流技术，提高了ＤＣ／ＤＣ在低电压输出时的效率；应用了独特磁能回收技术，改善了ＤＣ／ＤＣ模块的变压器工艺，从而减小了体积。由于整体的优化设计，使功率零度达到了１５ Ｗ／ＩＮ３，取得了满意的效果，其技术指标达到和超过了美国ＣＰ公司同类模拟电源的技术指标。高频高效DC/DC模块电源@科卞     

基于UC3854功率因数校正器的电源设计

利用高功率因数控制芯片UC3854,设计了250 W功率因数校正器(APFC)。为了减小输出整流二极管反向恢复过程中产生冲击电流对整流二极管及功率开关管MOS的损坏,主电路中的升压电感采用带中心抽头的三点式结构和二极管两端并联RC缓冲电路;以保证APFC工作在电流连续模式下为依据,具体设计了升压电感值;分析了重载下输出电压下跌的原因,通过设计UC3854控制器内乘法器输入端的电路参数,实现重载下输出电压稳定。最后,通过电路仿真和实验结果表明:该系统的性能可靠,功率因数约1。     

多级电压注入式STATCOM性能仿真研究

与传统的多级方案相比多级电压注入的优点在于它使用相对较少的开关元件达到消除谐波的目的．本文描述了多级电压注入式变换器作为STATCOM使用的实例，并使用EMTDC—PSCAD软件对其在电源对称与非对称状态下的稳态与动态特性进行仿真分析．     

基于高频环整半周控制的交交变换器研究

高频交流环功率变换装置可将频率固定的高频交流电压合成幅值和频率可调的低频电压,为提高效率,整个变换过程需一步完成。设计了一种新型的控制策略,输出电压波形是由输入的高频离散半周期脉冲数目拼凑合成,且每个开关管都在零电压条件下转换,即高频环整半周调制策略,可将高频电压低失真地合成低频电压,克服了传统硬开关控制的缺点,变换器可适应不同的负载特性。实验表明,该控制策略具有可行性与合理性,整个装置具有较高的效率,且对开关管的损耗问题解决有重要意义。     

大学生毕业设计创新能力的评价方法

就一款主、副边互感线圈均为串联谐振感应耦合的电动汽车无线充电原理电路进行了深入分析，经对电动汽车的蓄电池电压与输入交流电源电压之比的优化，得出了它在稳态工作时电路的输出功率、传输效率与电路参数的关系，并得到了与互感线圈对应的补偿电容上的电压与输入交流电源电压、蓄电池电压及互感线圈互感量间的关系。通过仿真,对以上结果进行了验证，此结果可以为电动汽车在行进中充电打下基础。     

多电平注入式电压源变换器应用于高压直流输电系统研究

采用强迫关断开关元件的AC/DC变换器使高压直流输电(HVDC)和柔性交流输电(FACTS)系统具有良好的性能和灵活自由控制有功功率和无功功率的特性.系统中关键装置强迫关断AC/DC变换器必须是高压大功率的装置,才有可能满足输配电的要求.采用多电平技术可显著地提高交流系统容量和电压等级,但常规多电平AC/DC变流器的拓朴结构复杂度随级数成平方律而增加,以及对有功功率控制限制了它们在输电系统中的应用.本文介绍了一种新型的多电平注入式AC/DC变换技术,并对采用该技术的AC/DC变换器用于大功率HVDC系统的应用进行了仿真研究.仿真结果表明,该变换器可产生高质量的波形,易于高压大功率化,可自由控制有功和无功功率,使HVDC的传输性能大大改善,而且采用合理的控制策略,还可以改善HVDC联接的交流系统传输特性,实现单位功率因数传输电能.