应用于新能源发电的有源钳位隔离型Boost变换器

传统的隔离型Boost变换器需要使用两个及以上的磁性元件,造成磁性元件数量偏多。文章提出了一种新型有源钳位隔离型Boost变换器,该变换器将变压器、输入电感和谐振电感集成在一个磁性元件中,变换器的开关管数量及增益特性与传统的隔离型全桥Boost变换器相同。通过设置原边有源钳位电路,变换器中所有开关管的电压应力不超过变换器的最高输入电压;设置副边谐振倍压网络,变换器实现了整流二极管的零电流关断。最后在一台500 W的样机进行试验,试验结果验证了该变换器的可行性。     

一种应用于航天器分布式供电系统的ZVS三端口DC-DC变换器

提出一种应用于航天器分布式供电系统的零电压开关（ZVS）三端口DC-DC变换器（TPC）。对于集成双Buck/Boost双有源桥DC-DC变换器型TPC，一次侧开关管的ZVS范围与3个端口的电压及3个端口之间的传输功率有关。为了实现一次侧开关管ZVS范围的扩展，提出在电路拓扑结构中引入基于耦合电感的辅助电路，相较于传统ZVS实现方法，该拓扑可防止蓄电池端口电流波形上的陷波，进而有利于航天器分布式供电系统中蓄电池寿命的延长。此外，磁耦合电感可减少电感数量，不仅起到滤波作用，还为主开关管提供ZVS实现条件。最后，搭建TPC样机进行实验验证，结果验证该拓扑与控制方法的可行性。     

一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器

为减小双向变换器低压侧电流纹波,改善变换器硬开关现象,降低其闭环系统设计的复杂程度,提出一种谐振型混合调制的电流型高增益双向变换器。该变换器在低压侧全桥桥臂中点加入2个交错并联的Boost电感,在增加变换器增益的同时可减小变换器低压侧电流纹波,高压侧为倍压整流电路,进一步增加了变换器增益,同时利用变压器漏感与谐振电容谐振创造了高压侧开关管ZCS的条件。该变换器正反向均采用PWM+PFM混合调制控制,通过改变占空比调节输出电压,调节开关频率实现高压侧开关管的ZCS,采用该控制方案降低了变换器闭环系统设计的复杂程度,并可减小高压侧开关管的关断损耗。搭建一台600 W试验样机,进行正反向实验,验证所提方案的有效性。     

一种用于直流微电网的新型高增益DC-DC升压变换器北大核心CSCD

直流微电网需要DC-DC升压变换器提高输出电压,为分布式发电单元提供公共电压。文章对传统的升压变换器(Conventional Boost Converter,CBC)和二次升压变换器(Quadratic Boost Converter,QBC)进行改进,提出一种新型高增益DC-DC升压变换器。首先,介绍该新型变换器的拓扑结构与工作原理,并对电路参数进行了设计,分析了功率开关的电压应力;然后,从无源元件数量、开关器件间的电压应力等方面,将该变换器与其他拓扑结构进行对比,变换器仅用两个电感、两个电容和两个功率开关,实现电压增益和电流连续输入,且具有二次电压增益高和降低开关器件间电压应力的优点;最后,通过Matlab仿真模型和试验样机,验证了理论分析的正确性。     

变占空比三态Boost功率因数校正电路研究

为提高新能源并网等系统中变换器的功率因数,该文提出三态Boost变换器的变占空比控方案。通过分析电感电流参考值,推导出开关管的占空比表达式;根据输出电容上的二次谐波电压得到电压的纹波大小。相比于传统的定占空比控制方法,变占空比控制能够在较宽的输入电压范围内实时调整占空比,使电流跟踪电压变化,从而提高功率因数,降低输出电压纹波且不随输入电压变化。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性以及控制的有效性。     

一种ZVZCS交错并联Boost变换器

提出了一种ZVZCS交错并联Boost变换器。在所提辅助电路的帮助下所有开关管均实现了零电压关断,同时变换器通过电感电流断续导通模式使得所有开关管均实现了零电流导通,各个二极管也均实现了零电流关断,显著降低了由开关管和二极管引起的损耗,变换器整体的工作效率得到了提高。最后,对所提变换器的工作原理及性能特点进行了详细分析,并通过搭建输出功率为200 W的实验样机对理论分析进行了实验验证。     

一种集成Y源网络的高升压DC-DC变换器

提出一种集成Y源网络的高升压DC-DC变换器。合理利用Y型支路,一路绕组匝比大于1,另一路绕组匝比小于1,选择合适的匝比组合,能实现比传统耦合电感更高的电压增益。在实现电压高增目的的同时,降低了开关管的电压应力。所提变换器具有传统Boost变换器输入电流连续的优点,且输入电流纹波小,这有利于电池、燃料电池和光伏组件应用。加入的无源钳位结构可将开关管关断时电压尖峰钳位至较低的电容电压,提高了变换器效率、减小了变换器的电磁耦合影响。实现了耦合电感器的零电流偏置,便于小磁芯体积的选择和低磁芯损耗。该文针对所提变换器的工作原理、特性以及参数设计进行详细说明。实验室搭建一台200 W的28 V输入和380 V输出的实验样机验证了所提变换器的可行性。     

基于CCM交错并联Boost温差发电技术的研究

温差发电是利用温差半导体材料的赛贝克效应产生电能的一种新型发电方式,Boost变换电路是其工作的核心部分。文章分析了在电感电流连续模式(CCM)下两相交错并联Boost电路的拓扑结构及其各工作状态模型,得出了交错并联Boost电路抑制纹波的理论依据。在理论分析的基础上,进一步提出了将其应用于温差发电过程中电压的控制和最大功率跟踪,并进行了相关实验分析。理论和实验证明,该电路具有电压控制精度高、纹波系数小等优点,并最终通过最大功率跟踪技术大幅提升了温差发电的效率。     

新能源储能电池双向CLLLC变换器时域设计

文章针对双向CLLLC谐振拓扑结构提出了一种谐振参数设计方案。为了解决双向CLLLC直流谐振变换器谐振参数设计结构复杂、难度大、准确度低等问题,将双向CLLLC谐振拓扑结构近似为Type-4型结构,然后采用基波分析法分析了谐振参数对变换器增益、输出效率以及软开关实现的影响。在此基础上,采用时域分析法结合变换器谐振电流曲线对变换器进行谐振参数的设计,可以使得变换器在全负载范围内实现逆变侧的零电压开通和整流侧的零电流关断,降低了变换器的无功功率损耗,提高变换器的电能转换效率。最后通过实验和MATLAB仿真验证了方案的正确性。     

基于电流源型变换器的大型同步发电机励磁

将基于全控开关器件的电流源型变换器用于大型同步发电机励磁,采用正弦脉冲宽度调制(SPWM)技术控制开关状态.利用dq坐标系的间接电流控制实现对SPWM电流源型变换器功率双向流动的控制.验证了SPWM电流源型变换器带大电感负载运行的可行性.仿真试验表明,与传统可控硅励磁相比,整流时该励磁系统能向发电机端发出或吸收无功,逆变时能使励磁电流快速下降、加快励磁系统调节速度、发电机故障时实现交流灭磁.     

一种具有零纹波输出的高增益耦合电感Boost变换器

为解决传统DC-DC变换器增益较低、电压应力较大等缺点,通过研究,以传统Boost变换器为基础,加入C-L-D倍压单元,并引入耦合电感倍压结构,提出一种具有零纹波输出特性的高升压变换器.变换器中C-D结构在进行倍压的同时还可作为钳位支路来吸收引入耦合电感所产生的漏感,减少器件的堆叠以降低成本,此外电容与输出电感形成的单...     

高频Boost ZVS建模分析及其轻载效率优化

为提升同步整流型Boost拓扑在轻载条件下的效率,采用变频准方波模式（QSW-ZVS）代替恒频三角波模式（TCM）。借助氮化镓（GaN）器件,可进一步提高变换器的工作频率,提升功率密度。为确保高频工况下的软开关实现,对QSW-ZVS模式下的软开关过程进行精确数学建模。在此基础上,指出延长同步整流的时间可扩大软开关的实现范围,这有助于提高变换器在高频QSW-ZVS模式下的效率。最后,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,通过实现其QSW-ZVS模式下的软开关,峰值效率达到98.2%,实现了高频高效的设计目标,验证了理论分析的准确性和正确性。     

A high voltage ratio and low stress DC–DC converter with reduced input current ripple for fuel cell source

A new single-switch non-isolated dc–dc converter with high-voltage gain and reduced semiconductor voltage stress is proposed in this paper. The proposed topology is derived from the conventional boost converter integrated with self-lift Sepic converter for providing high voltage gain without extreme switch duty-cycle. The reduced voltage stress across the power switch enables the use of a lower voltage and R_DS-ON MOSFET switch, which will further reduce the conduction losses. Moreover, the low voltage stress across the diodes allows the use of Schottky rectifiers for alleviating the reverse-recovery current problem, leading to a further reduction in the switching and conduction losses. Furthermore, the “near-zero” ripple current can be achieved at the input side of the converter which will help improve the fuel cell stack life cycle. The principle of operation, and theoretical are performed. Experimental results of a 100 W/240 V_dc output with 24 V_dc input voltage are provided to evaluate the performance of the proposed scheme.     

A novel PEMFC power conditioning system based on the interleaved high gain boost converter

Power converter units are crucial components in proton exchange membrane fuel cell (PEMFC) energy generation systems. For this reason, and also motivated by the demands in high quality power conditioning for PEMFC systems, we propose the application of an interleaved high gain boost converter topology with a diode clamped multilevel inverter as power interface. The main advantages of the proposed scheme encompass: high voltage conversion ratio, input current ripple mitigation, and voltage balancing across output capacitors. These characteristics make this converter ideal for grid-connection purposes, acting as an interface for renewable energy sources that provide low voltages and demand low current ripples. The underlying theoretical analysis as well as simulation and experimental validation are presented in this paper.     

Bridgeless high voltage battery charger PFC rectifier

A high step-up bridgeless single phase ac–dc power factor correction (PFC) rectifier based on Cuk topology is proposed for high voltage battery charger application. The proposed topology is designed to operate in the discontinuous conduction mode (DCM) to achieve the following advantages: simple control, high power factor, soft switching at turn on and low harmonic content of the line input current. In addition, the proposed converter exhibits low inrush current and low magnetic emission rate similar to the conventional Cuk topology. Besides, all the inductors in converter can be coupled on the same magnetic core, hence high power density is also possible. Compared to the conventional Cuk converter, the proposed bridgeless topology has lower conduction losses and higher voltage gain. Simulation and experimental results are presented along with the theoretical analysis.     

一种新型软开关功率因数校正变换器

提出了一种新型软开关功率因数校正变换器拓扑结构,分析了工作原理与主要工作波形,通过在传统Boost PFC变换器中加入辅助电路,实现了主开关与辅助开关的软开通和软关断,并分析了软开关条件与占空比,给出了辅助谐振电路的设计,基于选取的参数对主电路进行了仿真分析研究,验证了电路分析的正确性和可行性.     

A New Variable-Speed Wind Energy Conversion System Using Permanent-Magnet Synchronous Generator and $Z$-Source Inverter

With the growth of wind energy conversion systems (WECSs), various technologies are developed for them. Permanent-magnet synchronous generators (PMSGs) are used by these technologies due to special characteristics of PMSGs such as low weight and volume, high performance, and the elimination of the gearbox. In this paper, a new variable-speed WECS with a PMSG and $Z$-source inverter is proposed. Characteristics of $Z$-source inverter are used for maximum power tracking control and delivering power to the grid, simultaneously. Two control methods are proposed for delivering power to the grid: Capacitor voltage control and dc-link voltage control. Operation of system with these methods is compared from the viewpoint of power quality and total switching device power (TSDP). In addition, TSDP, current ripple of inductor, performance, and total harmonic distortion of grid current of proposed system is compared with traditional wind energy system with a boost converter.