功率谐振变换器及其发展方向

功率谐振变换器是一种基于软开关技术的电力电子变换装置.本文从拓扑结构、开关特性和控制技术等不同角度出发,讨论了谐振变换器的基本结构、特点及运行规律,并且提出了相关的应用领域和今后的发展方向.     

高压变压器寄生电容对串联谐振变换器特性的影响

高压串联谐振变换器广泛应用于电容器充电、静电除尘等系统中。然而,高压变压器寄生电容的存在,使得客观上并不存在理想的高压串联谐振变换器。定量分析了高压高频变压器的寄生电容对工作于断续谐振电流模式(discontinuous current mode,DCM)的串联谐振变换器特性的影响,这些特性包括临界断续谐振频率、归一化输出电流和软开关。当考虑高压变压器寄生电容后,串联谐振变换器实际上已经演变为LCC串并联谐振变换器。通过对DCMLCC谐振变换器在不同工作阶段的数学分析、推导和归一化处理,得到了具有封闭形式的电路特性的表达式。通过分析发现,随着等效电压增益的增加,DCM LCC谐振变换器的正向和反向谐振过程均由两元件谐振向三元件谐振过程转变,临界断续频率升高。以图形曲线的方式给出了量化的分析结果。通过比较两类典型的控制方法可知,第二类典型控制方法具有更高的电流输出能力和能量传输效率,是一种优化的控制方法。所得分析结果可为工作于断续谐振电流模式的高压串联谐振变换器的设计提供参考,特别对电容充电和静电除尘电源具有工程应用价值。     

三元件串联LLC谐振AC/DC变换器的设计

三元件串联LLC谐振变换器由于其高效率、高功率密度及软开关特性,成为目前热点研究的直流变换器之一.在对三元件串联LLC谐振直流变换器进行工作原理分析、电路仿真和工作状态解析的基础上,提出了一种快速和普遍适用的基于三元件串联LLC谐振AC/DC变换器的设计及计算方法,最后试制了一台300W的三元件串联LLC谐振AC/DC变换器样机,其较高的变换效率证明了该变换器的优势,样机的输入电压电流和谐振电流波形验证了该设计和计算方法的正确性.     

CLL谐振变换器谐振电路参数优化设计

CLL谐振变换器谐振网络电路参数的设计关系到变换器性能的好坏。基于基波近似法,并结合特征阻抗分析方法,提出一种CLL谐振变换器谐振网络电路参数优化设计方案。详细分析了CLL谐振变换器的直流增益特性、谐振网络电流有效值和谐振电容电压应力,同时采用特征阻抗分析方法给出了实现开关管软开关的限制条件。实验结果验证了所提方案的正确性。     

无极灯用LCCL谐振变换器特性分析与研究

提出一种适合于无极灯负载特性的LCCL谐振变换器。针对该变换器和无极灯负载,推导出负载变化时谐振回路固有谐振频率表达式,得到不同负载和谐振参数下谐振回路电压增益特性、稳态时最大功率输出条件以及开关管实现零电压开关(ZVS)的临界条件,分析了谐振回路中各参数变化对谐振电路特性和开关管ZVS的影响,在此基础上提出了一种兼顾最大输出功率和开关管ZVS限定条件的谐振参数设计方案。该设计方案保证当电路固有谐振频率发生一定改变时,开关管依然可以实现ZVS,有效地减少了开关损耗。最后设计了一台85W的原理样机,实验结果验证了所提方案是可行的。     

LLC谐振变换器的移相控制特性分析

LLC谐振变换器并联使用时,为实现变换器之间的输出均流,通常引入移相控制。重点分析LLC谐振变换器的移相特性,首先基于LLC谐振变换器的基波模型推导移相角度与参数误差的关系,然后讨论了增益和相移特性,并与实验结果进行比较。为LLC谐振变换器并联的参数和移相控制设计提供指导。     

一种软开关式功率变换器的研究

介绍一种采用非线性电抗器作为谐振元件的软开关式功率变换器电路,对其工作原理进行了详细分析,给出了非线性电抗器的设计方法,并且通过实验对理论分析加以验证。     

PWM控制LLC变换器的工作原理和外特性分析

针对变频控制LLC谐振变换器空载输出和限流时工作特性不佳的问题,提出在输入电压范围不宽且要求电路结构简单易于限流的应用场合,使用PWM控制LLC谐振变换器以获得较好的空载调压和限流特性。阐述了不同占空比下变换器的工作原理,并从时域的角度分析了其输入输出增益特性,最后针对370～390 V输入、60 V/3.6 kW输出的供电电源,完成了样机的制作与实验,验证了变换器的软开关特性和增益特性。     

级联式谐振变换器的电路特性及其非连续导通模式的分析

本文介绍了一种多元件级联式谐振变换器，该变换器结合了串联谐振变换器和并联谐振变换器的特点，并且在运行性能上有所提高。文章利用经典交流分析法，推导了电压传输增益，同时分析了非连续导通模式下的各种开关状态，得出相应的等效电路，并且运用数值解法求得谐振电压电流的波形和临界负载电流。     

超高频功率变换器研究综述

随着电力电子技术的不断发展,超高频(30~300 MHz)功率变换器逐渐成为研究热点。超高频功率变换器能有效减小系统无源元件的数值与体积,极大地提高系统的功率密度。但是极高的开关频率对系统的开关特性、拓扑特性以及控制特性均提出了更高的要求。该文从超高频功率变换器的发展背景入手,概述了超高频功率变换器的发展现状。介绍并比较了目前超高频功率变换器的主要拓扑,同时讨论分析了适用于超高频功率变换器的谐振驱动方式以及控制方法。为超高频功率变换器的后续研究提供了参考。     

三元件串联LLC谐振变流器同步整流策略

本文在归纳总结LLC谐振变流器现有同步整流技术的基础上对各技术的优缺点进行了详细的分析和比较,并提出了新型的一次侧电流采样方案以及一种应用于倍压整流结构的新型电流型同步整流技术。除此之外,本文还从电力电子系统集成的角度提出了新型的单封装结构同步整流技术解决方案。     

LLC串联谐振DC-DC变换器

本文介绍了一种LLC串联谐振直流－直流变换器。该变换器的主开关工作在零电压开通下，整流器工作在零电流关断，在宽输入电压范围的情况下，其转换效率能够优化设计在输入电压的高端。一个200V到400V输入， 54V/20A输出的直流－直流变换器验证了其宽输入电压范围的特征，在400V输入电压的条件下，变换器的效率达到了95.2%。     

零电压开关准谐振半桥变换器的系统建模和研究

分析了零电压开关准谐振半桥ＤＣ／ＤＣ 变换器的工作原理和主电路谐振元件参数的计算方法, 推出了以ＭＣ３４０６７ 芯片为控制核心的系统闭环模型, 通过原理样机的实验验证, 表明计算方法和系统模型是合理正确的, 为相关变换器的研究打下了良好的基础。     

可升压自然软开关变流器

该文提出一种能应用于DC-AC、AC-DC-AC、AC-DC、和DC-DC电能变换的新型电能变化策略。采用该策略的变流器与对应的传统硬开关变流器相比，在直流储能环节的回路中增加一个辅助开关，通过适当的控制可实现：DC电压提升；辅助开关零电压零电流工作；传统变流器更多开关工作在零电压零电流状态。该文通过对一个新型两电平DC-AC三相逆变器的分析来详细阐述此类变流器的基本工作机理，并通过实验加以验证。     

谐振开关电容变换器新型PWM控制策略

谐振开关电容变换器（Resonant Switched Capacitor converter RSCC）具有零电流开关的优点，但其输出电压的调节能力差。为了控制谐振开关电容变换器的输出电压，该文提出一种新型的PWM控制方式，它通过调整开关电容的充电时间（放电时间固定不变）来控制输出电压，使输出电压在输入电压和/或负载变化的情况下基本保持恒定。而且大部分开关器件仍保留零电流开关特性，因此具有开关电流应力低、EMI小等优点。该文以一个降压式谐振开关电容变换器为研究对象，详细分析了其工作过程和稳态特性，并制作了一台12V/5V/2A的实验样机控制系统，验证了该PWM控制方法的正确性和可行性。     

一种新型串并联谐振变换器的分析及应用

本文提出了一种新型串并联谐振DC-DC变换器，即串并联谐振倍压变换器。介绍了该变换器的工作原理和特点，详细分析了稳态工作过程，给出了工作条件和理论分析波形。讨论了变换器的零电压开关特性及设计中的实现方法。仿真和实验结果验证了理论分析的正确性，并进一步表明该变换器非常适于高压小电流输出的直流开关电源。     

基于矩阵变换器的直接转矩控制仿真研究

本文基于矩阵变换器和直接转矩控制的优点，提出了一种新的控制方法，在实现对感应电动机直接转矩控制的同时，又保持了矩阵变换器高输入功率因数的优点，并且基于 Matlab/Simulink进行仿真，仿真结果表明系统具有良好的动静态性能。     

一种高性能的非线性励磁控制

考虑到在基于微分几何的非线性控制中，输出函数的选取会直接影响到变换后的线性空间的构成，从而影响到控制器的最终控制效果这一事实，该文提出了通过将输出函数选取为多状态变量组合形式的简便方法来解决非线性控制系统的动、静态性能的综合协调问题，从而有效地提高控制系统的整体综合性能；将此方法用于发电机的非线性励磁控制系统中，成功地找到了一种具有较高控制性能的非线性励磁控制律。仿真结果显示，该控制律既能很好地提高发电机端电压控制精度，又能有效地提高发电机组的运行稳定性，并表明所提出的控制器能有效地协调系统中各状态量的动、静态性能，具有较好的工业运用价值。     

电力电子装置的EMI预测方法研究

本文提出了一种用于电力电子变换器EMI预测的方法。该方法将将简单的测试手段和适当的系统辩识方法结合起来，通过测试获得EMI非参数模型，进而采用系统辩识方法获得变换器的EMI参数模型，以此进行功率变换器的EMI预测。并以一台功率逆变器进行了验证。     

小型车床用开关磁阻电动机调速系统研究

以四相8／6极、0．75kW开关磁阻电动机为研究对象,设计了一种调速性能优良的开关磁阻电动机调速系统,实现了开关磁阻电动机的无级平滑调速、快速动态响应、正反转协调运行、大力矩起动和四象限运行。