基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源设计

以提高变换器电源的效率和可靠性为目标,设计了基于电流馈电推挽式变换拓扑的变换器电源。为使变换器电源具备开关管以零电压开关方式通断、开关频率恒定等理想特性,采用电压型推挽全桥逆变器,设计属于电流馈电推挽式变换拓扑结构的变换器电源装置主回路。选择DSSK60-015A全波整流二极管作为变换器电源主回路硬件;通过反馈控制电路调控电压波动时控制端流变化;根据变压器电感、匝数、线径等特性设计变压器绕制结构,完成变换器电源变压过程;设计保护电路,保证电源可靠工作。实验结果表明,所设计的变换器电源的输出电压、电流误差范围均在2%内,开关管实现了零压开通,变换器电源功率因数均保持在0.96以上,且效率高达95%。     

基于双重故障模式的微型电网电压自愈控制方法研究

针对故障干扰容易造成电网负荷损失的问题与负荷裕度较小且分布不均等问题,提出双重故障模式的微型电网电压自愈控制系统等效处理微型电网运行模式。通过有向图路径矩阵及其关联矩阵确定供电路径计算传输功率,构建网络故障关联与拓扑矩阵然后对双重故障形成关联,实现负荷裕度损失较小的条件下进行微型电网电压自愈控制的目的。实验表明,故障检测过程中负荷裕度提升值较高且分布均匀,紧急负荷补偿能力较高,故障定位下的微型电网负荷性能得到提升且具有良好的稳定性。     

基于二极管-电容倍压单元的DC-DC升压变换器

文章基于二极管-电容倍压单元,提出了一种新型高增益升压变换器。该拓扑在实现高增益的同时可以避免使用极大的占空比,并且有效地降低开关管和二极管的电压应力。分析了变换器的工作原理,推导了变换器工作在连续状态（CCM）和断续状态（DCM）下的电压增益、开关器件的电压应力和电感电流纹波。CCM状态下与传统的Boost变换器相比电压增益是其（5-D）倍,电感电流纹波近似减小为原来的一半。最后通过仿真与样机实验验证了理论分析的正确性,表明提出的变换器具有良好的综合性能。     

5L-ANPC逆变器中器件过电压分析及抑制

针对光伏发电系统中的五电平中点有源钳位型逆变器进行研究,分析并抑制了三类引起低压器件过电压的问题。首先,通过引入吸收电容,抑制换流回路过长引起的高关断应力;其次,优化动作时序抑制前级高压器件切换引起的低压器件过电压;然后,设计特殊的关机模式抑制传统驱动全封锁关机造成的过电压问题。最后,在60kW的实验样机上验证了电压应力抑制方法的有效性。     

抗高压动态导通电阻退化的高性能GaN功率开关器件研究

GaN功率开关器件界面态和缓冲层中深能级陷阱会导致高压电流坍塌和动态导通电阻退化。为提升高性能GaN功率开关器件抗高压性能,改善动态导通电阻退化能力,应采用极值性PEALD-AlN钝化技术设计高压状况下GaN功率开关器件,实现单片集成器件的目的,在去氧化层和氮化处理GaN功率开关器件表面后,采用高温LPCVD-SiN_x钝化技术,使器件表面形成钝化层,抑制界面态导致的高压电流坍塌。同时,在高性能GaN功率开关器件电极附近注入磷离子,提升导通电阻性能,降低导通电阻退化速度。经过实验分析发现,经过极值性PEALD-AlN钝化后的GaN功率开关器件电流几乎无明显变化,在磷离子注入后,随着触发能量的变化,导通电阻变化较小,最小值达到3.16 Ω/mm,即该方法能有效抗高压动态导通电阻退化。     

大功率储能变流器功率模组DC-link电容器的试验研究

从满足最恶劣运行工况下纹波电流和满足动态响应的电容容值这两方面,对三相大功率储能变流器功率模组中的DC-link电容进行了计算设计。在简化模型下,定性分析了功率模组间连接铜排寄生电感对电容纹波电流的放大效应,并采取实验验证的方式在整机装置上进行了测试验证。测试发现,模组采用铜排连接方式的原有设计不合理,电容纹波电流放大明显,不能满足设计要求。针对该问题进行了改良设计,模组间更换采用叠排方式连接,改进后模组内DC-link电容的纹波电流放大现象得到了明显抑制,满足整机设计要求。     

基于H4结构逆变器在不同调制方式下的性能比较

针对传统双极性调制和单极性调制方式在效率、总谐波失真THD(total harmonic distortion)以及电磁干扰等方面的问题,提出上慢下快调制方式和半周期工频半周期高频调制方式2种新控制策略。上慢下快调制方式在较高电压和电流上升率的工况下,对于驱动电路以及主电路中的杂散电感、电容的电磁干扰影响,能够有效抑制。半周期工频半周期高频调制方式在调制波(正弦波)过零点处无SPWM突变,有效改善输出电压过零点振荡的问题。在Matlab/Simulink仿真平台验证了4种调制方式的可行性。最后通过实验研究,结合效率、THD这2个参数进行对比分析,比较4种调制方式的性能,通过实验数据得出所提控制策略较传统调制方式在效率、总谐波含量以及电磁干扰等方面均有改善,证明了所提控制策略的可行性与有效性。     

多路通信电源欠压锁定电路数字控制方法研究

传统多路通信电源欠压锁定电路存在结构复杂、响应速度差等缺陷。为精准控制多路通信电源欠压锁定电路,需设计一种新型多路通信电源欠压锁定电路,并采用数字控制方法控制多路通信电源欠压锁定电路。采用电流模控制技术,通过随电源电压呈现二次方曲线变化的自偏置电流调节新型多路通信电源欠压锁定电路上、下阈值门限电压,控制迟滞电压,改善电路响应速度;同时通过温度补偿方式降低新型电路基准电压温度敏感系数,使迟滞电压温度灵敏度较低,迟滞电压具有较高的稳定性和较小的漂移程度。经过实验分析发现,该方法控制下的多路通信电源欠压锁定电路电源电压在1.65 V/μs时,输出电压上升和下降时间是36 ns,控制电路能量消耗平均值为51.684μW,电路响应速度较快,能耗低。     

高效高功率密度车载双向电能变换器设计

研究设计了一种用于电动汽车电池充放电的车载双向电能变换器。充电状态下,前级采用PWM整流技术,后级采用移相全桥零电压开关电路,实现电气隔离高效的降压变换。放电状态下,双向DC-DC变换器实现升压变换,双向AC-DC作为单相全桥逆变器采用电压前馈、电压电流双闭环控制策略。本系统采用全控型器件GaN控制电流电压通断,能够使得电流电压在正负四象限工作,实现能量的正向和反向的双向传递。依据此方案设计一款开关频率100 kHz、输出功率2 kW的原理样机,经测试该系统能够有效实现能量的双向流动,并且有效提升了效率和功率密度,验证了方案的可行性。