最小应力无源无损缓冲电路参数设计与实验

随着电力电子器件的高频化发展,开关损耗成为电路主要损耗方式.降低开关损耗的有效途径是采用软开关技术.无源无损缓冲电路由于结构简单,易于控制,可靠性高,近年来得到广泛关注和研究.设计了一种新型最小应力无源无损缓冲电路,分析了其工作原理,阐述了其各阶段工作情况,设计了电路参数,并基于Buck电路搭建了一个1 kW最小应力无源无损缓冲电路进行实验.实验结果证明,最小应力无源无损缓冲电路实现了Buck电路中开关管的零电流开通(ZCS)与零电压关断(ZVS),可有效降低开关损耗,提高系统转换效率.     

一种新颖的耦合电感无源无损缓冲电路及其设计方法

无源无损软开关技术是一种通过附加无源器件实现开关管软开关的手段,因其控制简单易于实现,在工程应用中得到了广泛的应用。但传统无源无损软开关技术应用于大功率场合时,流入缓冲电路二极管的电流较大,造成了成本上升和散热困难等一系列问题。首先分析了传统无源无损软开关技术应用于大功率Boost变换器上存在的不足,随后提出了一种新型耦合电感无源无损缓冲电路以及该电路谐振元件参数的设计方法。该设计以避免谐振回路参与主电路的续流过程为主要思路,降低流过二极管与缓冲电感的电流,提升变换器的转换效率。通过设计一台15 kW的样机,验证了该缓冲电路的正确性与可行性。     

一种高效率高可靠性的推挽正激直流变换器

推挽正激变换器是低压大电流输入场合的理想拓扑之一,但其输出整流二极管上由于反向恢复产生很高的电压尖峰。这将导致整流二极管选取困难,并影响其使用寿命。研究了一种加无源无损缓冲吸收的推挽正激变换器,整流二极管上尖峰电压小,可靠性高。并给出了该变换器的工作原理和缓冲电容的参数设计,还通过1kW实验样机给出了加缓冲吸收电路前后的实验波形。样机取得了高效率和高可靠性。     

适用于大功率DC/DC的新型无源无损缓冲电路

无源软开关技术因其控制简单且易于实现,得到了广泛工程应用。但无源无损缓冲电路应用于大功率场合时,流过缓冲电路二极管和电感的电流较大,造成器件体积大和散热困难等问题。为了解决上述难题,提出一种适用于大功率场合的新型无源无损缓冲电路的拓扑结构以及该缓冲电路谐振元件参数的设计方法。通过使谐振回路尽量避免参与主电路续流过程,降低流过二极管与缓冲电感的电流。采用该拓扑设计的缓冲电路,在能够实现开关管零电流开通、零电压关断的前提下,具有更小的体积和发热量,提升了效率。通过设计一台15 kW的Buck变换器样机,验证了这种缓冲电路理论分析和设计的正确性。     

大功率双管正激变换器次级吸收电路的研究

针对大功率高压输出场合普遍存在的次级电路中二极管反向恢复问题,引入了一种双CDD(一个电容两个二极管)无源无损缓冲电路。该电路不仅能有效抑制二极管反向恢复产生的电压尖峰,保证电路的可靠运行,还能避免常规电阻-电容-二极管(RCD)缓冲吸收网络损耗大的缺点。详细分析了该次级加箝位电路的组合双管正激变换器工作原理,给出了缓冲电容的选取方法,并在180V/20A的实验样机上进行实验,验证了理论分析的正确性。     

一种提高Boost变换器功率转换效率的无源缓冲电路

目前，电力电子变换器正在向高频化、小型化方向发展，导致传统变换器的开关管损耗增加，从而使得整体效率较低。提出一种适用于传统Boost变换器的无源缓冲电路来提高变换器效率，该无源缓冲电路实现了开关管的零电压关断，采用无源方案进行设计，电路控制方案简单。首先对所提无源缓冲电路的工作原理进行了详细的阐述，其次对Boost电路中各器件的的电压电流应力进行了分析，最后通过仿真验证了理论分析的正确性。仿真结果表明，所提缓冲电路可用于光伏发电、直流微网等需要直流升压的场合。     

无源无损软开关双降压式全桥逆变器

针对目前多数软开关逆变器拓扑结构都需要附加辅助开关器件来实现软开关技术,导致检测控制复杂这一问题,提出了一种新颖的无源无损软开关双降压式全桥逆变器。该电路在双降压全桥逆变器的基础上加入无源无损吸收电路,既保留了双降压全桥逆变器高效可靠的优点,同时利用双降压式全桥逆变器单向DC-DC的结构特点,通过增加无源无损吸收电路来实现软开关技术,利用无源器件自身的谐振过程改善功率器件的开关状况,减小开关管的关断损耗,同时使开关管导通期间无源无损吸收电路存储的能量得到有效转移。分析对比了七种拓扑结构的可靠度,表明无源无损软开关双降压式全桥逆变器具有较高的可靠性。实验表明了所提出的无源无损吸收电路有效地减小了开关损耗,提高了系统效率。     

一种基于BOOST变换器的无源无损吸收方法

提出一种新颖的无源无损吸收方法 ,它可以使BOOST变换器的无源无损吸收电路的能量得到有效转移 ,从而使BOOST变换器效率明显提高。实验结果证明在相同开关频率下其效率明显高于传统的变换器 ,功耗降低使电路体积显著减小 ,且电路成本低于现有结构的电路。提出的结构可以应用于实现PFC的无源无损吸收     

无源无损软开关在Buck-Boost变换器中的应用

详细分析一种基于Buck-Boost变换器的无源无损电路单元,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。示出最优参数的方法,而且相比有源电路,该缓冲电路单元结构简单、控制方便、可靠性更高,并能在软开关的情况下保持开关管的最小电压应力,并与传统的Buck-Boost变换器进行比较,验证其具有更高的效率。     

基于磁耦合的CCM PFC无源无损缓冲电路

提出了一种新型的基于磁耦合的无源无损缓冲电路,该电路能有效抑制主二极管的反向恢复电流,减小开关管开通期间电压和电流的交叠面积,进而提高功率因数校正的效率和减小电磁干扰。缓冲电路中的缓冲电感和电容通过谐振方式进行能量的无损吸收和传递,耦合绕组使得缓冲电感能量复位的条件更容易满足,且缓冲网络并未引入开关管额外的电压应力。详细介绍了缓冲电路的工作原理和关键的无源元件参数设计方法。500 W样机的关键测试波形和效率对比测试结果表明该缓冲电路具有高效率的优点。     

Selection of Snubbers and Clamps to Optimize the Design of Transistor Switching Converters

In power transistor switching circuits, shunt snubbers (dv/dt limiting capacitors) are often used to reduce the turn-off switching loss or prevent reverse-biased second breakdown. Similarly, series snubbers (di/dt limiting inductors) are used to reduce the turn-on switching loss or prevent forward-biased second breakdown. In both cases energy is stored in the reactive element of the snubber and is dissipated during its discharge. If the circuit includes a transformer, a voltage clamp across the transistor may be needed to absorb the energy trapped in the leakage inductance. The action of these typical snubber and clamp arrangements is analyzed and applied to optimize the design of a flyback converter used as a battery charger.     

新型NMVS无源无损缓冲电路的参数设计与实验

随着电力电子器件高频化的发展,无源无损缓冲电路由于使用元器件少,结构简单,控制方便而得到广泛关注.这里设计了一种新型的非最小电压应力(NMVS)无源无损缓冲电路,分析了电路的工作原理,阐述了各阶段的工作情况,设计了电路的参数,并基于Buck电路搭建了一个1 kW的NMVS无源无损缓冲电路进行了实验研究.实验结果表明,N...     

新型无源软开关BoostPFC电路研究

提出一种无源软开关Boost PFC电路及其实现方法.其电路拓扑结构由传统的Boost PFC和无开关损耗的缓冲电路构成.缓冲电路通过谐振电感、电容和两个隔离二极管使Boost主开关器件工作在ZVS和ZCS软开关模式.介绍了新型无源软开关PFC的运行原理;给出了缓冲电路的参数选取,并运用PSPICE进行了电路运行的仿真分析;搭建了一台500W/25 kHz实验电源验证了电路的正确性.仿真和实验结果表明,新型PFC电路工作在软开关模式,可实现单位PFC.且平均输出效率提高了约4%.     

A nondissipative snubber circuit for high-power GTO inverters

A novel snubber circuit for high-power GTO inverters is composed of only passive components which, idealized, produce no losses. The stored energy in the turn-on and turn-off snubbers is completely recovered during a switching cycle. In the absence of a permanent circulating current in the recovery transformer, the minimum on-time duration of one half-bridge is very low. The nondissipative operation of the snubber circuit permits a liberal design of the snubber components by which the switching losses in the power semiconductors are greatly reduced     

一种新颖的耦合电感MVS无源无损缓冲电路

研究了一种适用于大功率Buck变换器的带耦合电感的最小电压应力(Minimun Voltage Stress,简称MVS)无源无损ZCS开通缓冲电路,它利用耦合电感的漏感与谐振电容在功率管开关过程中进行谐振,实现软开关。分析了变换器的工作模态,给出了软开关环节中耦合电感和谐振电容的参数设计方法,并搭建了150 W实验样机。实验结果表明,该结构实现了功率开关管ZCS开通和近似ZVS关断,抑制了功率二极管的反向恢复过程,减小了开关损耗,提高了变换器的效率。     

非最小电压应力无源无损缓冲电路的研究

研究了适用于PWM变换器的非最小电压应力(Non Minimum Voltage Stress,简称NMVS)无源无损缓冲电路.它与有源软开关相比具有结构简单,控制方便的优点.与最小电压应力(Minimum Voltage Stress,简称MVS)的无源无损缓冲电路相比,NMVS无源无损缓冲电路更具有电流应力小,软开关范围更广,效率高等突出优点.     

一种新型的CCM PFC软开关技术研究

为降低电源设备对电网的谐波污染,功率因数校正技术已被广泛应用于电力电子设备中,且绝大多数PFC采用Boost电路。在中等及以上功率等级时PFC常采用电流连续模式,而功率二极管由于存在反向恢复特性,开关管的开通损耗被大大增加,电磁干扰加重。本文提出了一种新的无源无损缓冲电路,其能够抑制二极管的反向恢复特性,减小开关管的开通损耗。新电路的加入未引入开关管额外的电压应力,电路结构简单,软开关实现范围大,500 W实验样机验证了PFC效率能被大大提高。