宽增益高效率CLLLC变换器的变频双移相调制策略

在输入电压宽范围变化时,变频调制CLLLC变换器存在开关频率变化范围宽的问题,而移相调制CLLLC变换器难以实现宽范围零电压导通（ZVS）。为了实现宽输入电压CLLLC变换器的高效率,该文提出一种变频双移相调制方法。通过同时调节开关频率、一次侧全桥和二次侧全桥之间的移相角,拓宽CLLLC变换器的增益并提高其效率。采用时域分析法求解变频双移相调制CLLLC变换器的电压增益与谐振电感电流有效值,并分析频率以及移相角对电压增益和谐振电感电流有效值的影响。最后,通过搭建一台100～300 V输入、48 V/400 W输出的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

开环恒流LED驱动器

根据串联谐振变换器具有恒流的特性,文中将串联谐振变换器用于LED恒流驱动。文中对串联谐振变换器开环工作状进行等效分析,确定了输出电流平均值与开关频率、负载电阻的关系以及开环恒流状态下变换器的驱动能力大小、恒流精度与负载电阻的关系。文中据此对谐振变换器进行优化设计,保证串联谐振变换器工作在谐振电流连续状态下实现开环恒流,并进行了仿真与试验,结果表明优化设计的串联谐振电路能在谐振电流连续状态下实现LED的开环恒流驱动,证实了文中提出的优化设计的方法的正确性。     

多元件功率谐振变换器的小信号模型

本文介绍了一种基于基频分量近似法的小信号建模方法,目的是解决谐振变换器的控制模型问题。文章以一种多元件级联式谐振变换器为例,运用该方法建立其小信号模型,并且在简化分析的基础上得出相应的等效电路和频率响应图。     

调频准谐振变换器系统的非线性全阶建模及符号分析法

基于开关函数建立了准谐振变换器的全阶非线性电路模型 ,并用等效小参量法进行分析 ,可得到全符号表示的谐振元件和滤波元件状态变量的直流解和纹波解。文中分析方法表明 ,利用开关函数的非线性建模及等效小参量分析 ,可统一PWM类及谐振类变换器的分析。     

调频准谐振变换器系统的非线性全阶建模及符号分析法

本文基于开关函数建立准谐振变换器的全阶非线性电路模型，并用等效小参量法进行分析，得到了全符号表示的谐振元件和滤波元件状态变量的直流解和纹波解。文中分析方法表明，利用开关函数的非线性建模及等效小参量分析，可统一PWM类及谐振类变换器的分析。     

一种新颖低成本ZVS型磁控管用变频电源

针对传统磁控管电源成本高、效率低以及被加热食物冷热不均、口感差等问题,研究了一种基于Class E准谐振电路的磁控管用软开关变频电源,该电源用高频变压器代替Class E电路中的谐振电感,在实现软开关的同时可以通过改变开关频率调节磁控管的输出功率。根据磁控管的伏安特性建立负载的等效模型,并结合仿真波形分析了电路的工作过程,建模推导出变换器的电压增益与开关频率间的关系,并根据两者间的关系曲线确定开关频率的工作范围。制作了一台1 k W的变频电源样机,实验结果表明该变换器可以实现零电压开关(ZVS)及对输出功率的变频控制。     

自激式LLC谐振变换器

LLC谐振变换器可以在全负载范围内实现开关管的零电压开关和二次侧整流二极管的零电流开关,变换效率高。当它工作在谐振频率时,输出电压与负载无关。根据此特点,提出一种LLC谐振变换器的自激驱动方法,采用电流互感器并联电感的方式检测谐振电感电流,从而获得开关管的驱动信号,为了提高开关速度,对驱动电路进行了进一步的改进。针对启动电流过冲的问题,采用一种改进的LLC谐振变换器拓扑。该变换器适用于对输出电压精度要求不高的应用场合,相对于采用专用控制芯片的控制方式,自激驱动方法还具有成本低和体积小的优点。     

基于谐波等值电路的两级式DC/DC变换器建模方法研究

采用谐波状态空间法对两级式DC/DC变换器建模时,状态变量的增加使系统变得复杂,斩波子模块间开关频率的不同导致模型基频不确定,系统谐波状态描述难以获得.基于时变周期系统理论和狄利克雷条件,建立了各子模块的谐波状态空间模型,绘制了各子模块的谐波等值电路图;根据基尔霍夫定律,得到了整个系统的谐波;用谐波阻抗代替周期性开关行为简化了电路;提出了多开关频率背景下谐波状态方程基频的确定方法,在简化等值电路的基础上推导了两级DC/DC变换器的谐波状态空间模型.仿真结果表明,等值电路引入的谐波状态空间模型具有较高的精度,在以直流配电网为背景的多级DC/DC变换器频率耦合研究中具有较高的应用价值.     

半桥LLC变换器谐振参数及ZVS失效分析

采用基波近似原理推导出LLC谐振变换器等效模型,深入分析半桥LLC工作状态。根据等效模型,重点研究了主要谐振参数对变换器直流增益的影响。通过仿真分析变换器零电压开通(ZVS)失效与负载和频率的关系,并对变换器各参数进行优化和限定最大输出功率,避免了ZVS失效。最后设计出150 W/48 V的变换器,仿真及实验均达到预期效果,进一步验证了该方法的正确性和可行性。     

基于LCC谐振变换器的高压直流电源设计

为提高高压直流电源效率,降低其体积和重量,这里介绍了一种基于LCC谐振变换器的高压直流电源设计方法。结合移相脉宽调制(PWM)和脉冲频率调制(PFM)方法,实现变换器在全负载范围内的软开关。首先分析了LCC电路的工作原理,并采用基波近似法进行数学建模,在此基础上,给出不同负载时频率、占空比与电压增益的关系曲线,为设计LCC谐振变换器提供理论依据。最后通过一台峰值电压35 kV,额定功率7 kW的电源样机验证了设计的正确性,系统采用闭环控制,提高了输出电压的精度。     

自持移相LCC谐振变换器稳态分析及参数设计

采用单电容滤波器的自持移相LCC谐振变换器能够在全负载范围内实现软开关,但非线性特性显著,增加了分析与设计难度。基于改进基波近似法将高频变压器、副边整流器及输出滤波电容作为一个整体等效为一个复数阻抗的形式,建立了自持移相LCC谐振变换器的等效电路模型。分析了电压增益、谐振电流峰值、软开关区域等稳态特性。指出了输入阻抗角、副边整流关断角和谐振电容比等关键电路参数对变换器稳态特性的影响以及设计原则,并提出一种限定输入阻抗角的参数设计方法。实验结果验证了理论分析及参数设计的正确性。     

三端口直流变换器软开关分析的一种准确模型

目前大量文献对三端口直流变换器的软开关特性进行了相关研究,但大多是基于软开关的近似模型进行分析,分析结果存在较大的误差。首先介绍了基于端口之间单移相调制的变换器工作原理,并简化电路建立等效模型。此外,基于软开关原理建立包含全部谐波分量的软开关准确模型,借此模型分析软开关范围随电压增益和移相角的变化趋势。同时,根据数学模型和理论分析研究所有开关管在全负载范围内均可实现软开关的参数设计。最后,搭建仿真模型验证所提出理论结果的正确性。     

PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器研究

输入电压和负载宽范围变化时,变频控制LCC谐振变换器的开关频率变化范围宽,而移相控制LCC谐振变换器难以实现宽范围零电压关断(zero voltage switching,ZVS)。为了在较窄开关频率范围内实现LCC谐振变换器的宽范围软开关,该文提出一种脉宽-脉频调制(pulse width modulation-pulse frequency modulation,PWM-PFM)混合控制LCC变换器。通过同时调整LCC变换器原边开关管的导通角与开关频率,在宽输入电压和宽负载变化范围内,提出的PWM-PFM混合控制LCC变换器能在稳压输出的同时保持变换器ZVS软开关工作。此外,PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的开关频率范围较窄,简化了变换器磁性元件的设计。以工作在电容电压连续模式(continuous capacitor voltage mode,CCVM)的LCC谐振变换器为例,利用基波近似法,分析PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的工作原理和控制特性,对谐振元件和控制参数进行设计。最后,通过一台100~200V输入、48V/500W输出的实验样机验证了理论分析的正确性。     

CLLLC谐振式双向全桥DC-DC变换器

动态特性与工作效率是双向DC/DC变换器的关键性能指标。本文详细分析了CLLLC谐振式双向全桥DC/DC变换器拓扑原理和工作过程,设计了变换器原边与副边谐振元件参数;同时,提出了一种基于输入电压前馈和输出电压反馈的闭环控制策略,采用了脉冲频率调制方式产生驱动波形。最后,在Matlab环境下进行了变换器的建模与仿真。结果表明,设计的CLLLC谐振式双向全桥DC/DC变换器实现了变换器的谐振软开关特性,具有较好的动态性能和较高的工作效率,从而验证了控制策略的可行性和参数设计的正确性。     

Buck变换器的多频率矩阵模型及其在分布式供电系统中的应用

电力电子变换器是频域内典型的单输入多输出系统,当输入某一频率的扰动信号时,变换器各状态变量既包含扰动频率分量,也包含与扰动相关的边带频率成分。在包含多个电力电子变换器的分布式供电系统中,一个变换器的开关纹波为另一个变换器的扰动,这种相互作用在某些情况下可能会导致母线电压差频振荡从而影响系统电能质量。然而,传统小信号模型以单个变换器的分析和设计为背景提出,主要用于描述变换器的低频特性。由于这些模型忽略了开关变换器的很多固有特性,因此不能准确地分析上述变换器之间在开关频率附近的相互作用。为此,提出了一种新的矩阵小信号模型并以Buck变换器为例进行了详细的说明。该模型可以准确地描述变换器的单输入多输出特性,并解释分布式供电系统中电力电子变换器相互作用导致的母线电压差频振荡现象。对比结果表明,传统的平均小信号模型和多频率小信号模型都是所提出的矩阵模型在不同情况下的近似。仿真和实验结果证明了所提模型的准确性和有效性。     

谐振直流环节变换器非线性特性分析及仿真

针对谐振软开关ＤＣ／ＡＣ功率变换器,提出了非线性特性分析的分级建模思想。首先,建立了谐振直流环节的非线性模型,提出了适用于谐振开关环节的等效小参量分析方法,导出了其近似简化计算公式;其次,研究了脉宽调制（ＰＷＭ）逆变桥的开关非线性分析;最后,将谐振直流环节非线性模型与ＰＷＭ逆变桥开关部分模型相结合构杨整体开关非线性系统进行计算机仿真,获得了系统稳态输出特性。新方法不但可以得到解析求解公式,而且计算     

基于FHA的串联谐振变换器的研究

本文采用基波分析法(FHA)对串联谐振变换器进行建模,分析了串联谐振变换器三个不同的工作模式,研究其开关频率的变化对谐振电流、谐振电压和输出电压等的影响,并推导出谐振电路的参数设计方法。根据设计参数,使用Simulink软件仿真验证了不同开关频率下的研究结果。     

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。     

升压式谐振开关电容变换器中潜电路的一般规律

相对于降压式谐振开关电容变换器,升压式谐振开关电容变换器构成方式不同,潜电路发生条件也有较大区别.本文根据其构成特点与运行规律,应用图论法获取变换器中的潜在路径,详细讨论了n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路工作特性,推导出变换器发生潜电路时的输出电压特性以及潜电路发生条件,归纳其出现潜电路的一般规律,从而为避免潜电路的出现,使之正常工作提供了理论依据.研究结果表明,在负载、开关频率和开关电容等参数相同的情况下,若n阶变换器工作在正常状态下,则其低阶(n-1,n-2,…,2)变换器必然工作在正常状态下.最后,实验结果证实了结论的正确性.     

离子推进器屏栅电源负载突变分析

离子推进器在工作过程中需要进行打火操作,突变负载会对电源处理单元(PPU)造成过压过流等影响。为满足离子推进器PPU负载突变的需求,选择PPU中的屏栅电源作为研究对象,结合全桥LLC谐振变换器拓扑,采用平均大信号建模法,建立了全桥LLC非线性状态空间方程,并通过方程中快慢变量的近似处理,推导出平均大信号模型,通过仿真验证了平均大信号模型与状态空间方程基本一致。据此大信号模型设计了控制器,通过Matlab/Simulink仿真和实验验证了控制的有效性。所研制的原理样机可以实现软开关和负载突变下的快速调节,最低效率为97.1%,输出稳定性较高,可以提升推进器电源模块的可靠性。