有源箝位ZVZCS全桥变换器副边寄生振荡抑制的研究

为实现滞后臂开关管的零电流开关,在移相全桥变换器功率变压器的副边加入了有源箝位电路。同时,该有源箝位环节还能对输出整流二极管上的寄生振荡起到很好地抑制作用。为分析有源箝位环节的抑制作用及有源箝位环节相关参数对抑制作用的影响,将有源箝位环节对输出整流二极管寄生振荡的抑制过程分为两个阶段进行深入分析,并详细讨论了两个关键参数对寄生振荡抑制效果的影响及其设计原则。最后,通过1台4.8 kW/300 V、开关频率为20 kHz的实验样机对理论分析及有源箝位环节对输出整流二极管寄生振荡的抑制作用进行了验证。     

An isolated bridgeless AC-DC PFC converter using a LC resonant voltage doubler rectifier

This paper proposed an isolated bridgeless AC–DC power factor correction (PFC) converter using a LC resonant voltage doubler rectifier. The proposed converter is based on isolated conventional single-ended primary inductance converter (SEPIC) PFC converter. The conduction loss of rectification is reduced than a conventional one because the proposed converter is designed to eliminate a full-bridge rectifier at an input stage. Moreover, for zero-current switching (ZCS) operation and low voltage stresses of output diodes, the secondary of the proposed converter is designed as voltage doubler with a LC resonant tank. Additionally, an input–output electrical isolation is provided for safety standard. In conclusion, high power factor is achieved and efficiency is improved. The operational principles, steady-state analysis and design equations of the proposed converter are described in detail. Experimental results from a 60 W prototype at a constant switching frequency 100 kHz are presented to verify the performance of the proposed converter.     

一种用于同步Buck变换器的自适应反流检测电路

提出了一种用于同步整流Buck电路的自适应反流检测(AZCD)电路,能够有效限制Buck变换器在DCM模式下出现电感电流的倒灌现象,以实现低EMI和高能效。与传统反流检测电路不同,该电路能够在Buck变换器输出电压变化的情况下保证功率下管的关断准确性。在0.35 μm BCD工艺下,对该电路进行仿真验证。结果表明,在1 MHz开关频率、输出电压从1.5 V变化到3.5 V的情况下,Buck变换器中功率下管的关断误差可以控制在1 ns以内。此外,在负载电流从12.5 mA变化到50 mA的情况下,该AZCD电路可以使Buck变换器效率提升约1%。     

节能型单相全桥谐振极逆变器

单相全桥逆变器处于硬开关状态时,随着开关频率的增大,开关损耗明显增大,影响逆变器效率的提高.为解决这一问题,提出了一种节能型单相全桥谐振极逆变器,在逆变器处于死区状态时,将要开通的主开关并联的谐振电容的电压能减小至零,主开关动作时能完成零电压软切换,双向辅助开关动作时能完成零电流软切换.讨论了电路的工作流程,实验结果表明主开关和辅助开关完成了软切换动作.该单相全桥软开关逆变器可以向高开关频率的场合推广应用.     

无源无损软开关在非隔离PWM变换器中的应用

研究了无源无损软开关技术的原理,分析了其工作状态。通过加入几个无源缓冲元件,使开关动作时存储的能量在一个开关周期内传给输入或者负载,实现了零电流开通、零电压关断的无源无损软开关。相比有源软开关,无源无损软开关结构简单、控制容易、可靠性更高。本文给出了最优参数的方法,并基于 PSPICE 软件对 buck、boost 无源无损软开关拓扑进行了仿真,证明了其工作原理。     

节能型三相桥式零电流开关整流器

为使三相桥式整流器实现节能运行,提出了一种节能型三相桥式零电流开关整流器拓扑结构,在各相桥臂上的辅助谐振电路处于工作状态时,整流器的开关器件能完成零电流软关断.三相桥式整流器通常以绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT）作为开关器件,实现零电流软关断能消除IGBT拖尾电流产生的关断损耗.分析了电路工作过程,在三相3kW样机上的实验结果表明开关器件实现了零电流软切换.因此,该拓扑结构可实现以IGBT作为开关器件的三相桥式整流器的节能运行.     

LLC Resonant Converter with Additional Secondary Winding to Extend Hold-Up Time

Resonant converters have been developed for commercial power units with the advantages of high circuit efficiency and high power density. However, the main drawback is the wide switching frequency variation. To solve this limitation, the auxiliary windings and switch are used in the proposed converter to provide a high voltage gain at low input voltage case when AC power is turned off. Therefore, the frequency variation is reduced compared to the conventional resonant converter. By using the auxiliary secondary windings, the hold-up time is extended to 40 ms (100% extension compared to the conventional hold-up time 20 ms). The operation principle, circuit characteristics, and design procedure of the adopted circuit are discussed in detail. Experimental verifications are provided to demonstrate the circuit performance.     

一种新颖的ZVZCS-PWM三电平变换器研究

由于三电平变换器的主开关管电压应力为输入电压的50%,因而该变换器在高电压输入场合获得了广泛的应用.三电平变换器采用移相控制可实现超前桥臂的零电压开通,但与通常的移相桥式变换器一样,其滞后桥臂较难实现软开关.针对这一问题,提出了一种利用变压器次级辅助电路实现滞后桥臂零电流关断的零电压零电流开关脉宽调制(Zero-Voltage and Zero-Current-Switching Pulse Width Modulation,简称ZVZCS-PWM)半桥式三电平变换器,该变换器在宽负载范围内实现了滞后桥臂的零电流软开关(Zero-Current-Switching,简称ZCS-PWM),解决了难以实现滞后管软开关的难题.详细分析了该变换器工作原理及超前桥臂和滞后桥臂软开关的工作条件,在此基础上设计并制作了一台实验样机,得出令人满意的实验结果.     

变压器辅助换流的谐振极型软开关逆变器

为提高逆变器的运行效率,提出了一种变压器辅助换流的谐振极型软开关逆变电路拓扑结构。该拓扑结构用高频变压器来辅助换流,没有设置串联在直流母线间的均压电容,解决了中性点电位变化问题。该逆变器的主开关和辅助开关均能完成软开关动作,并且所承受的电压都不高于直流电源电压。给出了一个开关周期内逆变器在不同工作模式下的等效电路图,详细阐述了该逆变器的工作过程,给出了软开关实现条件,并建立起了辅助电路损耗的数学模型,讨论了谐振参数对辅助电路损耗的影响。最后制作了一台4 k W的单相实验样机,实验结果表明逆变器中的开关器件都工作在软开关条件下。该有源谐振极型软开关逆变器可以有效提高效率,减小开关损耗。     

一种新颖的电压源逆变器自适应死区补偿策略

为解决空间矢量脉宽调制（space vector pulse width modulation,SVPWM）电压源逆变器低频和轻载时死区效应导致相电压和相电流畸变、零电流钳位效应等问题,分析死区效应和零电流钳位效应,提出一种新颖的自适应死区补偿策略。该策略无需电流极性检测,在同步旋转坐标系下,通过PI控制器调节扰动观测器观测出的q轴扰动电压,获得死区补偿时间;然后在传统SVPWM基础上,在每个脉宽调制周期内,根据两个非零空间电压矢量作用时间之比分配该死区补偿时间;最后用分配的补偿时间对这两个矢量作用时间分别进行补偿。实验结果表明,所提方法能明显地抑制电流低频谐波,有效地削弱零电流钳位现象,提高系统低速运行性能。