输入并联输出串联AC/AC变换器的研究

传统两电平AC/AC变换器的开关管电压应力高,输出电压和输入电流谐波含量较高。针对此问题,基于多模块串并联组合变换器的相关技术,提出了一种输入并联输出串联(IPOS)电流源高频交流环节AC/AC变换器。为保证该变换器的正常工作,研究并提出了一种均压控制策略。此控制策略实现了该变换器在4种工作模式下的输出均压和输入均流。实验结果验证了该变换器的工作原理和控制策略的正确性,该变换器适用于较低输入电压和较高输出电压交流电能变换场合。     

一种具有自动均压均流特性的组合式LLC谐振变换器

提出一种具有自动均压和均流特性的组合式LLC谐振变换器。该变换器拓扑基于多个LLC模块的ISOP结构,通过在变换器前级开关电容网络中加入飞跨电容实现各串联模块输入端电压的均衡,在不同模块的谐振槽中串联耦合电感实现各模块电流的均衡。该拓扑保持了传统LLC谐振变换器的高效率、软开关和低电磁干扰(EMI)等优良特性,且具有控制简单、系统可靠性高等优点,非常适用于高降压比、大功率输出场合。以两个LLC模块的组合式变换器为例,对该拓扑的均压和均流原理进行详细分析。最后,通过一台输入400~550V、输出48V/24A的实验室样机,对该拓扑的均压和均流效果进行实验验证。     

输入并联输出串联的半桥变换器研究

在高输出电压、大功率的应用场合,单个变换器模块很难满足高输出电压、大功率设备的要求,存在变换器输入端功率器件电流应力过大,变换器次级电压偏高、整流二极管电压应力大和反向恢复时间长等问题。为此,以半桥变换器为基本单元,提出了一种适合于高输出电压、大功率应用场合的输入并联输出的串联半桥组合式变换器。该拓扑结构中各模块共用一对电容桥臂,这样大大减少了主电路中电容的数量,结构简单。分析了该组合式变换器的特点和规律,对其产生不均压不均流的因素进行了探讨并提出了相应的均压均流控制方案;进行了控制回路的设计,同时引进交错控制技术。仿真结果表明,它具有很好的均压均流效果及良好的输出特性,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。     

输入串联输出并联直流变换器建模与解耦控制

输入串联输出并联直流变换器系统(Input-Series Output-Paralleled，ISOP converter)十分适用于高输入电压大功率场合。每个DC-DC模块输入电压均分、输出电流均流是其正常工作的关键。本文提出的一种新颖的输入均压控制方法，在确保模块输入电压均分、输出电流均流的同时，使得控制各个模块输入电压的同时不影响输出电压的调节，有利于分别独立设计输入电压控制闭环和输出电压的控制闭环。本文选择全桥(Full Bridge，FB)变换器作为基本的DC-DC模块，建立了FB-ISOP小信号数学模型，基于该控制方案将整个FB-ISOP解耦为多个单输入单输出的控制闭环。并以两个全桥输入串联输出并联为例，给出了闭环调解器的设计方法。论文最后给出了实验验证。     

全桥直流变压器/变换器ISOP组合式系统的研究

对于高压直流输电系统中的高压直流变换器,高电压是其设计难点之一,利用多模块串并联组合结构可解决高压问题。对于输入串联输出并联(input-series output-parallel, ISOP)组合式直流变换器,可采用两类模块即全桥直流变压器和全桥直流变换器的组合结构将高压直流电变换成低压直流电,供电给负载。不同于传统的ISOP组合变换器,其模块间采用开环与闭环相结合的方式,只需保证各个模块间的压差控制在一定的范围内,简化了整个变换器的控制方式。该文对两类模块的输出特性进行分析研究,给出该组合变换器的均压设计,搭建两台全桥直流变压器和一台全桥直流变换器ISOP的仿真模型及原理样机,通过仿真和实验进行验证。     

输入串联输出并联变换器的输入均压稳定性分析

输入均压是输入串联输出并联(input-series output- parallel, ISOP)变换器稳定工作的保障。通过分析ISOP系统的输入电压与等效电阻及输入电压与输入功率的关系,提出实现输入均压稳定的必要条件,并给出两个输入均压稳定判据,判断ISOP系统的输入均压稳定性。分析ISOP逆变器输出有功功率和无功功率的传输过程以及对输入均压稳定性的影响,并用所提出的稳定判据证明ISOP逆变器的输出均流控制策略不能实现输入均压稳定,而输入均压控制策略可以实现输入均压稳定。通过实验验证了稳定判据及分析的正确性。     

一种输入并联输出串联模块化LCC谐振变换器

提出了一种输入并联输出串联(IPOS)DC-DC变换器,该变换器基于输出电容滤波型单相全桥LCC变换器.不同于传统IPOS变换器,该变换器将后级全桥整流电路交错连接,以克服模块间参数差异对模块间输出均压特性的影响.对所提出的变换器的工作原理、工作模式及均压特性进行了详细的分析.试制了实验样机,对比测试了传统变换器与新型...     

极端条件下输入串联输出并联直流变换器均压控制策略

输入串联输出并联直流变换器十分适用于高输入电压、大功率的直流变换场合.要保证该变换器正常工作,就必须保证输入电压均压与输出电流均流.然而现有的控制策略在轻载以及短路等极端情况下无法实现均压,导致模块间不平衡工作,甚至损坏输入电压过高的模块.本文首先从能量的角度出发分析极端条件下不均压的原因,然后对输入均压控制策略进行改进,改进方案在保留原有控制策略优点的同时,实现了轻载时的输入均压以及短路时的模块输出电流限流.在此基础上,进一步提出一种功率可调的辅助电路,对改进的控制策略进行补充,简单有效地将模块输入电压抑制在允许范围内.实验结果验证了控制策略以及辅助电路的有效性.     

输入并联输出并联半桥变换器均流分析和试验

以半桥变换器为基本单元,提出了一种适合于低电压、大电流的输入并联输出并联半桥组合变换器。该结构利用单个半桥变换器本身的电容作为输入均压电容,无需另加输入均压电容;拓扑结构中各模块共用一对电容桥臂,这样减少了主电路中电容的数量,结构简单。对变换器进行了统一建模,分析了其特点和规律,并对不均流因素进行了探讨。提出了相应的均流控制方案,同时引进了交错控制技术。仿真和试验结果表明,具有很好的均流效果和输出特性,证明了该拓扑结构及其相应控制策略的正确性。     

基于SiC器件ISOP移相全桥变换器整流振荡抑制

目前地铁车辆的辅助供电系统采用集中式供电方式,供电网电压等级提高至1 500 V,由于目前全碳化硅(SiC)器件电压电流等级限制,所以采用输入串联输出并联(ISOP)的移相全桥(PSFB)拓扑来减小器件的电压应力,提高系统功率等级,但是SiC器件对于电路参数非常敏感,非常容易产生振荡,影响系统运行稳定性。分析了整流振荡产生的机理,对常规振荡抑制方法以及ISOP系统均压均流方法进行了阐述,并对此方法进行了仿真和实验验证,发现初级二极管箝位方法和次级RCD吸收方法都可以对整流振荡产生抑制,但是会严重影响效率。     

主从控制ISOP反激变换电路的研究

介绍了一种适用于输入串联输出并联(ISOP)系统中的主从控制策略,分析了该控制策略的实现方式。主模块控制系统的输出电压,从模块实现模块间的输入均压和输出均流。仿真结果表明,在负载突然变化的情况下,输出电压在主模块的控制下总是保持不变,而两个模块的输入电压和输出电流时刻保持一致,说明了从模块的控制电路实现了输入电压和输出电流的均衡,验证了所提方法的正确性。     

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。     

基于DSP和CPLD的三电平背靠背变流器研究

介绍了三电平背靠背变流器的工作原理,根据整流环节和逆变环节的不同设计了相应的控制系统,采用统一电压调制算法发生PWM信号。对平衡因子算法进行改进,使中点电压得到很好的控制。搭建以DSP和CPLD为控制电路的实验平台进行验证,结果证明所提控制策略和调制方法的可行性和中点平衡控制的有效性。     

新型磁集成组合式Sepic变换器研究

为提高Sepic变换器的电压增益,同时减小电感电流纹波及变换器体积,研究了一种新型磁集成组合式Sepic变换器。将2组Sepic变换器结合在一起,提出组合式Sepic变换器的拓扑结构,并将其中2个储能电感进行磁集成。新型组合Sepic变换器具有较低的电感电流纹波,且其电压增益是传统Sepic变换器的2倍,在采用磁集成技术后,合理设计耦合系数,集成下的电感电流纹波明显减小。分析了该变换器的各项工作性能;应用PSIM仿真软件对理论分析进行仿真验证;最后制作实验样机对理论分析与仿真数据进行实验验证。     

输入串联输出并联逆变器的分布式均压控制策略

分析了输入串联输出并联(Input-Series Output-Parallel,ISOP)逆变器的输入均压原理,在此基础上提出一种新颖的分布式均压控制策略,解决了输入均压问题.与集中式均压控制策略不同,该控制策略将输入均压控制电路分散到各模块中,使其成为可独立工作的标准模块.各标准模块的控制电路通过互连线连接,组成ISOP逆变器.分布式均压控制策略促进了系统的模块化,提高了可靠性.对分布式均压控制策略的工作原理进行了分析,并设计原理样机进行实验验证.