高压电容器充电电源谐振变换器的定频控制

为有效控制高压电容器高频恒流充电电源谐振变换电路的开关频率,研制了定频控制(占空比为50%,开关频率在整个充电过程中保持不变)的20 kW高压电容器充电装置逆变电路开关电路。通过提出的充电电源电路的并联负载谐振(PLR)DC-DC变换电路的等效电路模型,研究了充电电源装置的恒流充电原理,找出了电容充电初始阶段谐振电流和开关频率的数值关系。实验研究结果表明,当谐振变换电路开关频率接近于等效电路固有谐振频率的奇数分之一时,产生较大的谐振电流;为了实现谐振变换电路开关器件的零电流开通和关断,开关频率的大小始终可控制在小于等效电路固有谐振频率的1/2的范围之内。     

简单、高效串联谐振逆变电源研究

针对脉冲密度调制功率调节方式实现复杂的缺点,提出了基于时间分割法的串联谐振逆变电源功率调节方式,该方法可确保串联谐振逆变电源输出电压频率和幅值恒定,开关管工作在零压开通和近似零电流关断状态,开关损耗小,电源效率高;同时给出了相应的频率自动跟踪电路,详细分析了其工作原理。时间分割法功率调节方式尤其适合于负载要求串联谐振逆变电源的输出电压频率和幅值恒定的场合。电源长期运行结果表明,所提功率调节方式和频率自动跟踪电路具有简单、可靠、高效、成本低、工程应用价值高等优点。     

静电除尘用大功率高压电源研制中的几个问题

本文研制的高压逆变电源采用串联谐振式全桥DC-AC逆变电路,以Hall电流传感器、电压比较器和CD4046锁相环对负载电流实现了频率跟踪,使逆变器工作在谐振状态,文中重点分析了相位补偿和启动问题。通过实验验证了该方案的可行性。     

磁耦合谐振式无线电能传输频率跟踪控制研究

采用频率为100~500 kHz的高频逆变器为无线电能传输(WPT)提供高频交流电源,并基于此研究了WPT的频率跟踪控制以解决频率失谐带来的不良影响。通过理论分析得出,当磁耦合谐振式WPT采用SS或SP拓扑时,可以直接跟踪发射端电流频率,而对于接收端电流,需先将其经过一定处理才可作为被跟踪的信号。经过仿真得出,即使起振频率偏离系统固有谐振频率,直接跟踪发射端频率后也能使电路的工作频率稳定在固有谐振频率,而直接跟踪接收端电流时,电路的工作频率偏离固有谐振频率较远。在理论分析和仿真研究的基础上,实验验证了直接跟踪发射端电流频率的WPT。     

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。     

一种谐振型推挽式直流变换器

通过在变压器副边串联LC谐振器件,在谐振频率高于2倍开关频率时,电路能实现功率MOSFET的零电压开通和零电流关断,以及副边续流二极管的零电流关断。描述了电路软开关实现的具体过程。针对副边LC谐振过程中特有的n周期谐振现象,探索了其形成机理,推导了n周期谐振下输出电压、负载电阻及谐振电容电压之间的解析公式关系,归纳得到了变换器输出电压与输出电阻、输出电流之间的特性曲线,进而阐述了电路的应用范围及设计特点。最后制作了一台实验室样机,样机最多可工作在4周期谐振模式下,对不同负载、不同周期谐振工作状态的电路波形进行测试,验证了电路工作原理。     

谐振直流环节电流型软开关整流器

为降低硬开关整流器开关损耗、提高效率,提出一种谐振直流环节电流型软开关整流器的拓扑结构,其辅助谐振电路与直流母线并联,无辅助器件串联在直流母线上。通过辅助电路的谐振使直流母线电流从整流器桥臂换流到辅助电路的支路上,当流过整流器桥臂上的电流为0时,整流器桥臂上的主开关可以实现零电流开关,同时辅助开关也实现了软开关。依据不同工作模式的电路图,分析电路各个工作模式的工作过程,完成一个工作周期的相平面分析,讨论电路设计规则以及辅助电路损耗与谐振参数之间的关系。实验证明整流器的开关器件完成了软切换。因此,该新型谐振直流环节电流型软开关整流器能处于高效率运行。     

介质阻挡放电电源的谐振逆变器的似谐振现象

基于谐波分析的方法,对似谐振现象的产生原因进行了分析,同时进行了实验研究,验证了似谐振现象的存在。提出了电源的逆变电路进行开关频率的自动跟踪时,避免电路进入似谐振状态而工作于谐振状态的方法。     

谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制

谐振双向DC/DC变换器具有开关损耗低、适合高频化等特点。探讨了谐振双向DC/DC变换器频率跟踪控制方案,以实现串联谐振变换器谐振回路的低环流和开关的零电压开通和低电流关断。分析了频率跟踪控制方法的原理,设计了带频率跟踪控制的谐振双向DC/DC变换器的控制框图,并从提高变换器效率的角度给出了频率跟踪控制角的优化设计思路以及控制角的过零检测实现方法。最后搭建了一台5kW的实验样机,对理论分析和设计进行了初步的实验验证。     

串联谐振耐压试验系统自动调频电源的研究

介绍了一种供串联谐振交流耐压试验系统(ACRFSystem)使用的自动调频逆变电源。电源输出电压采用单极性分段同步正弦脉宽调制(SinusoidalPulseWidthModulation,简称SPWM)方式,实现了电源输出频率的宽范围可调,保证了输出波形的准确度。采用基于定点同步采样的离散傅里叶变换(DiscreteFourierTransform,简称DFT)得到了电容电压的相位,利用软件锁相环(SoftwarePhaselockedLoop,简称SPLL)实现了试验系统谐振频率的自动跟踪。     

LLC变换器中谐振元件的设计

LLC谐振变换器具有开关管零电压开通,整流管零电流关断,适合于宽电压输入等优点,易实现高频化和高功率密度。这些良好性能的实现需要对谐振元件进行合理设计,但其设计过程复杂,是LLC谐振变换器设计的难点和重点。针对这种情况,结合工程软件MathCAD给出了LLC谐振变换器简洁、快速的谐振元件设计流程,并从工业应用角度给出集成了谐振电感的变压器设计等效模型。最后,设计了一台直流输入230～350V,直流输出7 V/30 A的LLC谐振变换器样机,验证了该设计流程的正确性和有效性。     

基于特定振动反馈的柔性系统振动抑制方法

提出一种基于特定振动反馈的柔性系统振动抑制方法。该方法在传统的电机三环控制结构的基础上使用滤波器将系统末端位移的主要振动提取出来,并反馈到系统的输入端以对振动自身进行抑制,结构和参数设计简单。首先以三质量块系统为例,分析了该方法的闭环传递函数和设计步骤,并讨论了该方法的本质;然后将此方法扩展到模型为更多质量块甚至为不均匀质量块的柔性系统的振动抑制问题;最后设计了抑制负载终端扰动的补偿方法,并通过仿真证明了上述方法的有效性。     

LLC谐振变换器的新型谐振网络参数设计方法

在LLC谐振变换器的设计中,谐振网络参数对变换器性能具有重要影响,合理选择谐振网络参数是实现变换器高效率的前提和保证。为此,提出一种简单的新型谐振网络参数设计方法,并给出其设计过程。在对LLC谐振变换器损耗、谐振网络传输效率和电压增益分析的基础上,选择合适的kQ乘积值,可以实现变换器增益要求、原边开关管的零电压开通和副边整流管的零电流关断,使变换器效率显著提高。最后制作了一台功率1 kW的样机,实验结果验证了所述方法的有效性。     

谐振电容电压控制LLC谐振变换器分析与设计

针对电压型控制LLC谐振变换器动态响应速度较慢的缺点,研究了谐振电容电压控制LLC谐振变换器。与电压型控制LLC谐振变换器相比,该控制无需压控振荡器和电流采样模块,简化了控制回路,减小了变换器整体体积,提高了动态响应速度。详细分析了该控制的工作原理与关键参数设计,最后通过实验与电压型控制进行对比,验证了谐振电容电压控制LLC谐振变换器具有更快的动态响应速度。     

一种LCC谐振变换器的参数设计方法

针对电容输出滤波LCC谐振变换器设计时预设阻抗角导致变换器效率较低的问题,分析了LCC谐振变换器死区时间、谐振阻抗角和损耗之间的关系,推导出满足软开关条件的最小阻抗角与死区时间,得到LCC谐振变换器阻抗角与死区时间的选择方法,并以此为基础提出了谐振网络参数设计方法,使变换器在满足软开关条件的同时,阻抗角最小,减小了变换器损耗.用所提出的方法设计了160 W LCC谐振变换器电路,满载效率达到94.2％,实验结果证实该方法是有效的.     

一种高频LCCL四谐振参数变换器

为了增大工作频率,减小输出纹波,提出了一种四谐振参数(LCCL)谐振变换器。该变换器是在LCC谐振变换器的基础上增加了1个附加电感。分析了电流断续模式下LCCL谐振变换器的工作模态,并建立了数学模型。分别试制了基于LCC和基于LCCL的样机,并进行了对比测试。仿真与实验表明,与LCC谐振变换器相比,LCCL谐振变换器在提高工作频率的同时,不会增大电流应力与损耗,具有输出纹波小,输出电压调节范围大的优点。     

一种改进的LLC变换器谐振网络参数设计方法

对于LLC谐振式直流变换器,提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法。在LLC谐振式变换器的设计中,谐振网络参数的设计对于变换器的性能具有重要影响。该文在采用基波分析法对LLC谐振式直流变换器的电压增益特性、零电压开通(zero voltage switching,ZVS)条件、器件应力和谐振网络传输效率进行详细分析的基础上,指出基波近似分析方法不能准确反映谐振变换器电压增益特性的缺点,并提出一种基波分析法结合时域仿真的改进型谐振网络参数设计方法,给出其设计过程。基于所提出的方法设计的参数建立一台220 W的样机,实验结果证实了所提出改进型设计方法的正确性和可行性。     

桥式并联谐振直流环AC/DC变流器的最佳谐振控制

提出一种桥式关联谐振直流环电压源型ＡＣ／ＤＣ高功率因数变流器,所有器件可实现双零开关,采用相平面法对整流和逆变两种工作状态进行了归一化分析。在此基础上,讨论实现软开关的最佳谐振控制和参数设计,给出了实验结果。     

双向LLC谐振变换器谐振电感磁集成方案

双向LLC谐振变换器实现了能量的双向流通,变换效率高,被广泛应用于新能源领域.但其变压器原副边各有一个谐振电感,增大了变换器体积,不符合高功率密度的发展要求;同时,磁性元件的增加会降低整机效率.针对上述问题,详细分析了双向LLC谐振变换器的工作原理以及主要工作波形,选择合适的方案对2个谐振电感进行磁集成设计.在确保变换...     

串联谐振逆变器中谐振极的应用和设计方法

提出了在串联谐振逆变器中的谐振极的一种设计方法及其实验结果。谐振极电容对串联谐振感应加热电源的影响可用一个实际电流源的方程式表示。利用该方程式及其改进形式,可以很容易地选择合适容量的电容器,并决定相应的最小触发角。实验结果表明,一个合适的谐振极电容,可以减小开关损耗,该设计方法适合于为串联谐振逆变器设计谐振极电容 。