基于关电容网络的双输入升压变换器

基于关电容网络串联放电、并联充电和多个网络累加升压的工作特性,提出了种新型双输入升压变换器。分析了该变换器在连续工作模式下的工作原理和工作性能,进行了仿真分析,并搭建了实验模型。仿真与实验结果表明:该升压变换器升压能力强;关器件的电压应力、输入电流纹波和输出电压纹波小;所有关管由同控制信号隔离驱动,控制电路简单;实现分时供电或同时供电,元器件利用率高。     

基于开关电容结构的高增益升压变换器

针对传统Boost变换器存在升压能力有限、纹波大、效率低等问题,研究了一种基于开关电容结构的高增益升压变换器。详细分析了变换器在连续工作模式（CCM）和断续工作模式（DCM）下的工作原理和工作性能,并进行了试验研究。结果表明,变换器的升压能力逐级增强;输入电流纹波和输出电压纹波小;同时控制电路简单,易于串联实现多级网络逐级升压的功能。     

一种交错并联分裂开关电容升压变换器

该文提出了一种可用于光伏储能系统的交错并联分裂开关电容升压(Boost)变换器。其输入、输出电流均连续,且具有2种典型的控制方式：对称控制(d₁=d₂)和均流控制(d₂=1/(2-d₁))。d₁、d₂分别为2个开关管的占空比。对称控制下,电压增益为传统Boost的(1+d₁)倍,所有功率管的电压应力均等于输入电压U_in与输出电压U_o和的一半。均流控制且电流连续模式下,无需检测输入电流,即可在全占空比范围内实现两相电感的均流控制,且电压增益为G=2/(1-d₁),一个开关管和一个二极管的电压应力等于U_o/2,其余功率管的电压应力为U_in+U_o/2。该文详细分析了所提变换器在电流连续模式下的工作原理和2种控制方式下的稳态特性,并通过一台500W/50kHz的样机实验验证了理论分析的正确性。     

基于Switch-Capacitor网络实现分时供电的多输入升压变换器

在新能源联合发电系统中,多输入直流变换器可分时或同时向负载提供能量,具有简化系统结构、降低系统成本等优点。然而,现有的多输入直流变换器不能很好地满足新能源发电领域对高升压比、低纹波、低开关应力等技术参数的要求。因此,本文基于Switch-Capacitor网络串联放电、并联充电和多个网络累加升压的工作特性,推导出一种新型多输入升压变换器。本文以三输入升压变换器为例,详细分析了其在连续工作模式下的工作原理和工作性能,进行了仿真分析,并搭建了实验模型,仿真分析与实验研究的结果表明:①升压能力强,其升压比与Switch-Capacitor网络组中的网络个数有关;②开关器件的电压应力、输入电流纹波和输出电压纹波小;③所有开关管由同一控制信号隔离驱动,控制电路简单;④实现分时供电,元器件利用率高;⑤推演出对应的同时供电多输入升压变换器。     

基于开关电容网络的DC-DC变换器

在现有的DC-DC变换器中,Buck、Boost及双向变换器的升降压能力有限,在一定程度上限制了其适用范围。本文提出一种升压型开关电容网络和一种降压型开关电容网络,并在此基础上推演出一系列DC-DC变换器:单级升压变换器、单级降压变换器、双向升降压变换器、多输入升压变换器和多级降压变换器。给出了这五类变换器拓扑的推演过程,详细分析了其工作原理,并通过仿真研究证明了理论分析的正确性。     

一种基于开关电容的单电源升压型六电平逆变器

针对现有开关电容型多电平逆变器存在拓扑结构复杂、器件数量较多、电容电压不平衡以及电压应力较大等缺点,提出一种新型的基于开关电容的六电平逆变器。该电路拓扑由6个功率开关、1个直流电压源和3个电容组成,可以产生2.5倍升压增益的六电平输出电压。此外,由于电容由输入直流电压源直接充电至固定电压,因此电容电压能够实现自动平衡。对所提逆变器的工作原理、PWM调制策略以及电路参数等方面进行详细分析,同时还对该逆变器与现有多电平逆变器进行了对比研究。最后采用Matlab软件建立了仿真模型,仿真结果验证了所提电路的有效性和可行性。     

一种开关电感型准开关升压变换器

提出了一种开关电感型有源阻抗变换器,并对该变换器工作原理和连续导通工作模式的边界条件进行了探究;对变换器的各元器件进行了电压电流应力计算和参数设计。结果表明,该变换器具有电压增益高、电感电流应力低、元器件总体数量少等特点。利用状态空间平均法建立了变换器的小信号动态模型,证明了该变换器的稳定性。仿真和实验证明了该变换器的有效性。     

耦合电感与开关电容集成的高升压增益变换器

针对新能源发电单元并网时输出电压低的问题,提出了一种新型的高升压增益非隔离变换器.采用脉宽调制策略,研究了耦合电感、开关电容与传统boost升压变换器的结合策略,实现了变换器(2n+1)/(1-2D)的输出电压增益.所提拓扑将开关电容串进励磁电感的充电回路,使单个耦合电感倍压单元的升压系数提升为2n;因开关电容与滤波电...     

一种降压/升压式开关电容AC-AC变换器设计

提出了一种新型降压/升压式开关电容AC-AC变换器,能够实现电压增益为1/4或4的交流变换。阐述了变换器的主电路拓扑结构,分析了在低频和高频条件的基本工作原理,并根据变换器的等效内阻公式给出了等效电路模型。为验证理论分析的正确性,搭建了一台功率等级为500 W开关频率为50 k Hz 220 V/55 V的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

准开关升压逆变器的多模态组合控制

准开关升压逆变器由有源开关升压单元和逆变桥单元两部分组成,包含多个全控型开关,开关器件的通断组合可以构成不同的工作模态。通过控制工作模态的先后次序和持续时间,可以得到不同的输出效果,给准开关升压逆变器的控制带来很多可能性。为了全面掌握准开关升压逆变器的控制策略,该文首先根据开关的通断状态得到单相准开关升压逆变器的4种工作模态;然后,通过不同工作模态的有效组合,推导出准开关升压逆变器所有可能的控制方式,包括2种两模态控制、3种三模态控制和1种四模态控制。然后,比较不同的控制方式下准开关升压逆变器的工作性能,将准开关升压逆变器的三模态2、3与两模态1进行了详细地对比分析。最后,开展仿真与实验验证,验证该文提出的电力电子变换器多模态组合控制的可行性。     

一种适用于新能源并网的谐振升压变换器

谐振变换器由于可实现开关器件的软开关而十分适用于高压大功率场合。由此提出了一种适用于新能源并网应用场合的谐振升压变换器,该变换器利用LC并联谐振网络可实现很高的电压增益,同时具有开关管零电压开通和近似零电压关断以及整流二极管零电流关断的优点。此外,相比于传统谐振变换器,该变换器在整个负载范围内开关频率变化范围小。阐述了该变换器的工作原理和工作特性,讨论了谐振网络参数的选择,给出了具体的控制电路,并通过一台100V/1k V、1k W的原理样机验证了该变换器的工作原理,最后给出实验结果。     

A New High Step-Up DC/DC Converter Structure by Using Coupled Inductor with Reduced Switch-Voltage Stress

In this paper, a new high step-up DC/DC converter for renewable energy systems is proposed, which provides high voltage gain by using a coupled inductor without having to have high-duty cycle and high-turn ratio. Moreover, the voltage gain increased by using capacitors charging techniques. In the proposed converter, the energy of leakage inductors of the coupled inductor is recycled to the load. This feature not only reduces stress on main switch but also increases the converter efficiency. Also, due to the configuration of the proposed structure, the voltage stress on the main switch is significantly reduced. Since the stress is low in this topology, low voltage switch with small ON-state resistance value can be used to reduce the conduction losses. As a result, losses decrease and the efficiency increases. Meanwhile, the main switch is placed in series with the source and it can control the flow of energy from source to load. The operating principles and steady-state analysis of the proposed converter are discussed in details. Finally, the prototype circuit with 12 V input voltage, 300 V output voltage, and 60 W output power is operated to verify its performance.     

一种基于辅助网络的软开关二次型Boost高增益变换器

在基于减少冗余功率(R~2P~2)原理的二次型Boost变换器基础上,通过引入辅助网络单元,提出一种基于辅助网络的软开关二次型Boost高增益变换器。该变换器在减少功率传输损耗的同时,实现了全部开关管的零电压导通(ZVS)和输出二极管的零电流关断(ZCS),降低了开关器件的开关损耗。辅助网络与二次型Boost变换器输出串联,提高了变换器电压增益,减小了开关管电压应力。因此,可选取低电压等级、低导通电阻的MOSFET管,进一步提高变换器的效率,降低成本。研究变换器的工作原理和工作特性,分析开关管ZVS条件和占空比丢失问题,设计了一台100W的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器

提出一种带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器。采用三绕组耦合电感、开关电容技术和级联结构,该变换器可实现更高电压增益。变换器的输入电感可有效降低输入电流纹波,从而减小输入电源应力。此外,耦合电感的漏感能量由输出端回收利用,提升效率的同时,能够抑制开关管的电压尖峰,降低其电压应力。详细分析带三绕组耦合电感的级联型高增益功率变换器的工作原理,以及连续导通模式下变换器的稳态性能。最后搭建一台30V输入、380V/0.3A输出的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种新型的单开关、输出电流纹波接近零的高功率因数AC-DC变换器

本文提出一种新型的高功率因数AC-DC变换器。该变换器在不需要消磁回路和输出滤波电感的情况下实现电隔离和输出电流纹波接近零的工作状态；其无源箝位电路能有效地减少开关管上的电压应力，并能吸收回放变压器漏感上的能量；此外，该电路具有很高的功率因数。文章先给出电路拓扑，然后介绍电路的工作原理，最后给出仿真和实验结果。     

一种适用于海上风电直流并网的谐振升压变换器

谐振变换器由于可实现开关器件的软开关而十分适用于高压大功率场合。文中提出了一种适用于海上风电直流并网技术的谐振升压变换器,该变换器利用LC并联谐振网络可实现很高的电压增益,同时不仅具有开关管零电压开通和近似零电压关断以及整流二极管零电流关断的优点,而且具有开关管和谐振网络的电压应力不超过输出电压一半的特点。此外,相比于传统谐振变换器,该变换器在整个负载范围内开关频率变化范围小。阐述了该变换器的工作原理和工作特性,讨论了谐振网络参数的选择,仿真和实验结果验证了工作原理和谐振网络参数选择的正确性。     

基于新型模块化多电平变换器的五电平PWM整流器

模块化多电平变换器以其结构模块化、不需要变压器以及易于扩展到高电平等优点,成为近年来研究的热点。本文针对一种新型的模块化多电平变换器拓扑研究了其悬浮电容电压波动规律。首先从半桥臂的输出功率入手,分析了其功率脉动和一个周期内的能量变化,给出了电容电压波动幅值表达式。针对电容电压在低频下波动较大的问题,提出了一种电容电压波动抑制方法。采用叠加高频零序电压和相间环流的方式重构桥臂电压和电流,通过提高半桥臂输出功率的波动频率来减小悬浮电容的能量波动幅值,进而减小电容电压波动幅值。设计了一台三相五电平的实验样机并对上述控制方法进行了实验验证。     

半桥结构的两级功率因数校正器研究

在两级功率因数校正器中,Boost PFC＋半桥DC/DC拓扑结构虽然表现良好,但依然存在着后级功率器件电压应力过大、输出电流纹波不够理想等缺点。将输入串联、输出并联半桥拓扑能使单个模块的输入电压和输出电流减小这一特性运用于两级PFC之中,同时引进了交错控制技术。对采用新结构的两级PFC变换器进行了工作模态分析。仿真结果表明,后级功率器件电压应力以及输出电流纹波明显减小,证明了该半桥组合式拓扑结构及其相应控制方法的正确性。