调频准谐振变换器系统的非线性全阶建模及符号分析法

本文基于开关函数建立准谐振变换器的全阶非线性电路模型，并用等效小参量法进行分析，得到了全符号表示的谐振元件和滤波元件状态变量的直流解和纹波解。文中分析方法表明，利用开关函数的非线性建模及等效小参量分析，可统一PWM类及谐振类变换器的分析。     

谐振直流环节变换器非线性特性分析及仿真

针对谐振软开关ＤＣ／ＡＣ功率变换器,提出了非线性特性分析的分级建模思想。首先,建立了谐振直流环节的非线性模型,提出了适用于谐振开关环节的等效小参量分析方法,导出了其近似简化计算公式;其次,研究了脉宽调制（ＰＷＭ）逆变桥的开关非线性分析;最后,将谐振直流环节非线性模型与ＰＷＭ逆变桥开关部分模型相结合构杨整体开关非线性系统进行计算机仿真,获得了系统稳态输出特性。新方法不但可以得到解析求解公式,而且计算     

CCVM-DCVM边界模式定频LCC谐振变换器设计

定频LCC谐振变换器具有传统变频LCC谐振变换器软开关工作、EMI干扰小等优点,显著降低了磁性元件与EMI滤波器的设计难度。但定频LCC谐振变换器存在软开关条件丢失、谐振元件与开关元件电压电流应力大等问题。此外,对于定频LCC谐振变换器,目前还缺乏较好的参数设计方法。针对以上问题,通过定频LCC谐振变换器的功率分析,提出了一种工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计方法。该方法在保证变换器软开关工作条件的同时,有效降低了定频LCC谐振变换器中谐振元件与开关元件的电压电流应力。分析了定频LCC谐振变换器工作模态,采用基波近似法建立了LCC谐振变换器等效电路模型,得到了LCC谐振变换器的软开关实现条件。在此基础上,通过变换器的功率分析,得到了变换器元件参数与谐振元件功率的关系,给出了工作于CCVM-DCVM边界模式的定频LCC谐振变换器参数设计过程。最后,通过仿真与实验验证了理论分析与参数设计方案的有效性。     

基于广义状态空间平均的LLC谐振变换器建模及稳定性分析

LLC谐振变换器在航空航天领域中广泛应用,但LLC谐振变换器固有的非线性特性及输出“小纹波”易造成系统失稳。为准确分析LLC谐振变换器非线性特性及输出“小纹波”问题,引入广义状态空间平均(generalized state space averaging, GSSA)理论对LLC谐振变换器进行建模,将时域非线性状态空间模型转化为GSSA模型。并推导基于GSSA理论的闭环系统小信号模型。通过特征值分析法及Nyquist曲线对元件参数、控制参数及参数耦合对系统稳定性影响进行分析,再利用仿真对模型及理论分析进行验证。仿真结果表明,建立的广义状态空间平均模型可以考虑到系统中“小纹波”因素,具有更高的精度。稳定性理论分析结果与稳定性分析仿真验证结果一致。     

非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器设计

LLC谐振变换器由于谐振特性,能够较容易实现软开关和增大变换器功率密度,在中大功率场合得到广泛应用。为了增大功率密度提高输出容量,设计了一种非对称半桥交错并联输出式LLC谐振DC-DC变换器,对变换器的工作过程进行了分析。分析了不同k值对变换器的影响,对谐振网络进行了等效分析。不同谐振频率下变换器分布在不同的工作区域,不同的工作区域中开关MOS管实现软开关过程的难易程度不等。通过仿真和样机测试验证了设计的变换器开关管能够实现零电压开关(ZVS),能够有效减小变换器的开关损耗。     

一种软开关式功率变换器的研究

介绍一种采用非线性电抗器作为谐振元件的软开关式功率变换器电路,对其工作原理进行了详细分析,给出了非线性电抗器的设计方法,并且通过实验对理论分析加以验证。     

串联谐振变换器的稳态模型

谐振变换器是依靠改变开关网络的工作频率实现对输出量的控制的,因此它是一种变频控制的开关调节系统。像PWM型开关调节系统一样,这种开关调节系统也是一种强非线性、离散的病态系统,要精确的建立其数学模型并从理论上得到系统的瞬态解和稳态解是较为困难的,更不能用经典控制理论设计控制器并研究其稳定性。因为在传输能量方面,PWM型变换器是靠平均值传输能量的,而谐振型变换器是靠"基波"传输能量。所以在稳态分析时,PWM型变换器采用平均值分析法,而谐振变换器采用了基波分析法。本文详细介绍了串联谐振变换器稳态模型的建立方法。     

自持移相LCC谐振变换器稳态分析及参数设计

采用单电容滤波器的自持移相LCC谐振变换器能够在全负载范围内实现软开关,但非线性特性显著,增加了分析与设计难度。基于改进基波近似法将高频变压器、副边整流器及输出滤波电容作为一个整体等效为一个复数阻抗的形式,建立了自持移相LCC谐振变换器的等效电路模型。分析了电压增益、谐振电流峰值、软开关区域等稳态特性。指出了输入阻抗角、副边整流关断角和谐振电容比等关键电路参数对变换器稳态特性的影响以及设计原则,并提出一种限定输入阻抗角的参数设计方法。实验结果验证了理论分析及参数设计的正确性。     

基于GaN器件的直流配电网用户侧DC/DC变换器设计

隔离型DC/DC变换器连接低压直流配电网和用户侧直流负荷,在低压直流配电系统中起着重要作用, 对其效率和功率密度提出更高的要求。本文采用具有原边开关管零电压开通和副边整流管零电流关断特性的LLC谐振变换器,首先分析变换器的工作原理,对其谐振参数进行选择。使用具有更低的导通电阻和等效输出电容的氮化镓器件作为原边开关管,进一步提高变换器工作频率和效率,降低磁性元件体积。在此基础上,对GaN器件驱动、同步整流和磁性元件进行优化和设计。最后搭建了一台375V/48V/500W的LLC谐振变换器样机,最高效率为97.6%,验证了设计的正确性。     

PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器研究

输入电压和负载宽范围变化时,变频控制LCC谐振变换器的开关频率变化范围宽,而移相控制LCC谐振变换器难以实现宽范围零电压关断(zero voltage switching,ZVS)。为了在较窄开关频率范围内实现LCC谐振变换器的宽范围软开关,该文提出一种脉宽-脉频调制(pulse width modulation-pulse frequency modulation,PWM-PFM)混合控制LCC变换器。通过同时调整LCC变换器原边开关管的导通角与开关频率,在宽输入电压和宽负载变化范围内,提出的PWM-PFM混合控制LCC变换器能在稳压输出的同时保持变换器ZVS软开关工作。此外,PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的开关频率范围较窄,简化了变换器磁性元件的设计。以工作在电容电压连续模式(continuous capacitor voltage mode,CCVM)的LCC谐振变换器为例,利用基波近似法,分析PWM-PFM混合控制LCC谐振变换器的工作原理和控制特性,对谐振元件和控制参数进行设计。最后,通过一台100~200V输入、48V/500W输出的实验样机验证了理论分析的正确性。     

双谐振注入混合型有源电力滤波器特性

在分析双谐振注入混合型有源电力滤波器(Double Resonance Injection Hybrid Active Power Filter, DIHAPF)结构和工作原理的基础上,建立了DIHAPF的系统控制模型及包括控制器的电压型逆变器的数学模型。从无功功率静态补偿能力和谐波分压特性两方面分析了DIHAPF注入支路特性,同时研究了DIHAPF的系统稳定性和谐波补偿特性,着重探讨了并联谐振支路谐振频率对系统性能的影响,提出了注入支路谐振频率设计方法。将非线性负载等效为谐波电流源,在PSIM6.0软件平台搭建DIHAPF模型进行仿真验证,并通过6 kV实验样机进行了实验研究。仿真和实验结果证明了理论分析的正确性。     

全桥LLC电路时域模型及其分析

传统LLC电路分析基于频域分析方法,采用只考虑基波分量的基波近似法(FHA)进行等效。传统分析方法忽略了高次谐波对功率转换的影响,是对谐振变换的一种近似,而不是准确模型。根据全桥LLC电路实际电压、电流波形,首先给出了LLC谐振变换器全时域的分析方法及步骤,列出了非线性时域方程组。然后基于时域方程绘制了包含全部信息的增益曲线,分析LLC电路整个工作频段的增益,并与FHA进行了比较。最后,在20kW电动汽车充电模块电路上对所述时域模型和增益分析进行了实验验证。     

基于FHA的LLC变换器稳态分析

基于对LLC谐振变换器稳态特性的详细分析,推导出一种针对LLC变换器的设计方法。该分析是基于“一次谐波近似“理论,该理论可极大地简化系统的模型,将系统模型线性化,可用经典的交流电路补偿分析方法对系统进行分析。     

两种基于测量的微波非线性电路频域黑箱模型

大信号网络分析和建模是射频微波电路测量和设计中的关键技术。论文研究了两种微波非线性电路频域黑箱建模的新方法,X参数和非线性散射函数模型。推出了两种模型的相互关系,创新的提出以数字示波器为基础的非线性散射函数时域提取系统和校准方法,正确提取了微波电路非线性散射函数模型,并分析了其与X参数测量系统的异同。这两种模型具有可以与小信号模型兼容、表征准确和易于与CAD软件结合的优点,为非线性微波电路的研究和开发提供了新的方法。     

双谐振注入式混合有源电力滤波器及控制方法

提出了一种新型双谐振注入式混合有源电力滤波器(DIHAPF),注入支路由基波串联谐振支路和并联谐振支路组成,在保证补偿谐波电流注入能力的同时,避免了单谐振注入式混合有源电力滤波器(SIHAPF)高压配电网应用时容易无功过补的问题;建立了适用于高压配电网的注入式混合有源电力滤波器(IHAPF)的通用电气模型.给出了注入支路参数设计依据;此外,提出了一种适用于DIHAPF的基于广义积分预处理的比例积分(PI)控制方法,通过对负荷侧电流进行广义积分预处理获得电压参考信号,对有源部分交流侧输出电压进行闭环控制.实验及仿真结果证明了所提出的新型双谐振注入支路有效提高了IHAPF的应用电压等级,该控制方法在保证谐波电流控制精度与动态响应速度的同时,大大简化了控制计算过程,易于工程实现.     

变频微波炉电源用LLC谐振变换器

研制了一款专为变频微波炉中磁控管供电的高频软开关电源。采用倍压输出式LLC谐振变换器作为该电源的主电路,并用基波分析法建立了其稳态基波等效电路模型;对其直流增益、谐振电流及零电压导通条件等进行了分析,并对高频变压器的电压比、品质因数、励磁电感、谐振电感及谐振电容等核心参数进行了优化设计。仿真和实验表明所建立的稳态电路模型及其理论分析是正确的,给出的谐振网络参数及其优化设计是正确的,这对于分析、研究和改进变频微波炉电源的设计及指导生产具有现实意义。     

非线性动态模拟电路故障信号仿真算法的实现

采用方波脉冲函数变换,将具有统一形式数学模型的非线性动态网络在时域内响应的Volterra级数解的递推算式变换成方波域内的数值递推算式.此法不仅为非线性模拟电路故障信号仿真算法的实现提供了新的方法,而且为该类非线性网络的分析计算开辟了新的途径.文中给出了仿真算法和非线性动态电路故障信号仿真实例,在弱非线性情况下,本例取Volterra级数的阶N=3,可得到相当精确的结果.     

A generalized approach for the steady-state analysis of resonantinverters

A generalized approach is presented for the steady-state analysis of resonant inverters which leads to the selection of an optimum scheme for a particular application. Six load-commutation schemes are combined into a single commutation scheme, referred to as a generalized load-commutation circuit, and the steady-state analysis for the circuit with RL load is presented using a Fourier series approach in the continuous-current mode. The equations for different load-commutation circuits are obtained as the particular cases of the generalized configuration. This type of unified approach simplifies the method of analysis for different commutation schemes and eliminates the need for the separate analysis of different schemes. Also, in a computer program, the results for a particular configuration can be obtained simply by opening or shorting the nonrequired commutating components of the generalized scheme. The method of analysis is used to select resonant inverter schemes with resistive load, based on certain constraints. Experimental results are presented for the selected schemes to support the theory     

(20期拿下）谐振耦合式无线电能传输系统谐振线圈的优化设计*

谐振耦合式无线能量传输方式可用于中距离传输能量,是一种新型的能量传输方式。文中针对谐振耦合式无线电能传输系统中谐振线圈对无线电能传输的影响问题,建立两线圈等效电路模型,详细分析了线圈谐振状态和互感对系统传输功率和效率的影响,提出了一种兼顾系统传输功率与效率的谐振器优化设计方法,并结合实例仿真,设计制作了多组参数的谐振线圈进行比较实验,结果证明,在谐振状态下两谐振线圈匝数乘积为定值时,系统的传输功率和效率基本保持不变,从而证明了所提方法的可行性。