采用無源鉗位電路的新型零電壓零電流開關變換器

提出一種基于新穎箝位支路的零電流開關半橋pwm變換器。與傳統(tǒng)的不對稱半橋變換器相比,該變換器在變壓器的副邊電路中增加了一條由輔助開關管與諧振電容串聯(lián)組成的輔助支路。該變換器不僅能在整個負載范圍內(nèi)實現(xiàn)主開關管和輔助開關管的零電流開關以及所有二極管的零電壓開關;而且通過無源箝位支路,消除了輔助開關管和整流二極管的電壓尖峰;采用對稱控制,因此變壓器不存在電流偏磁,且主開關管的電壓應力相等。詳細分析箝位支路的工作原理和變換器的工作特性,并給出實現(xiàn)軟開關的條件,實驗結果驗證了該變換器的可行性。

介紹了交錯并聯(lián)雙管正激變換器的優(yōu)點,分析了帶lcd無損吸收網(wǎng)絡的交錯并聯(lián)雙管正激變換器電路拓撲的工作原理,變換器實現(xiàn)了開關的zcs開通,zvs關斷,最后,在2kw的交錯并聯(lián)雙管正激變換器中得到了驗證

在大功率應用場合，ｉｇｂｔ或ｂｊｔ等少了半導體開關在關斷時由于存在電流拖尾效應，而產(chǎn)生相當高的關斷損耗。為解決此問題。本文用對偶原理構造了一種新型單級隔離功率因數(shù)校正開關電源電路，引入了全新的有源箝位零電流開關技術，使主開關的電流被箝位在一個很低的電平上，從而大大降低大功率器件在關斷時產(chǎn)生的電流應力，此電路具有很大的應用前景。

在大功率應用場合,igbt或bjt等少子半導體開關在關斷時由于存在電流拖尾效應,而產(chǎn)生相當高的關斷損耗。為解決此問題,本文用對偶原理構造了一種新型單級隔離功率因數(shù)校正開關電源電路,引入了全新的有源箝位零電流開關技術,使主開關的電流被箝位在一個很低的電平上,從而大大降低大功率器件在關斷時產(chǎn)生的電流應力，此電路具有很大的應用前景。

本文針對數(shù)字化電源的特點進提出了數(shù)字化零電壓零電流開關逆變電源的設計思想,用igbt作為逆變電路主開關元件組成主電路,全橋式逆變結構能輸出較大功率,輔以高頻變壓器和高頻整流電路。通過諧振技術和移相控制技術的結合使領先橋臂實現(xiàn)了零電壓開關,滯后橋臂實現(xiàn)了零電流開關。控制系統(tǒng)核心控制器件采用2407dsp,以uc3879為脈沖發(fā)生電路,采用閉環(huán)反饋和參數(shù)自調(diào)整模糊pid方法實現(xiàn)對輸出的恒流控制。

零電壓開關(zero-voltage-switching,zvs)pwm組合式三電平變換器利用變壓器的漏感(或外加諧振電感)和開關管的結電容可以實現(xiàn)開關管的zvs,但在副邊整流二極管存在反向恢復引起的電壓振蕩和尖峰。為了解決該問題,該文將2種基本箝位網(wǎng)絡應用于該變換器中,提出一族箝位策略;在這些箝位策略中選擇出2種可行的方案,不僅有效地消除在三電平模式和兩電平模式下副邊整流管的電壓尖峰,同時保留原有變換器的所有優(yōu)點。該文分析了引入箝位網(wǎng)絡后變換器的工作原理和特點,并進行了實驗驗證。

采用電流模式控制是移相控制零電壓開關pwm變換器(ps-zvs-pwm變換器)實現(xiàn)穩(wěn)壓源控制的模式之一。對該控制模式進行分析研究,并提出克服電流型控制模式主要缺點的方法。

本文討論了一種有源鉗位的零電壓軟開關逆變器，分析了它的工作原理，指出它能夠減小后級逆變環(huán)節(jié)開關管的電壓應力，仿真和實驗結果都證實了這一點。

針對模塊電源的發(fā)展趨勢和有源鉗位電路的工作原理,研究了一種采用磁放大技術和固定伏特秒控制技術的有源鉗位正激軟開關電路,并對該電路的工作過程進行了詳細的理論分析。在此基礎上,設計了一款25w的電源樣機。經(jīng)過測試,驗證了該理論分析的正確性,在整個負載范圍內(nèi)完全實現(xiàn)了主開關管和鉗位開關管的軟開關變換,軟開關實現(xiàn)的條件不依賴于變壓器的參數(shù)。在采用肖特基二極管整流的情況下,滿載輸出的轉換效率在89%以上。

inthree-phasepfcconverter,thereexistsevereswitchanti-paralleldiodereverserecoveryproblems.theeffectivemeasuresofcompoundactive-clampingandminimumvoltageactive-clampingtechniquesinsinglephasepfcareextendedtothree-phasepfc.afamilyofactive-clampingzvssoftswitchingpfcconverterisgot.theycaneffectivelysuppressthediodereverserecovery,andrealizezvsforalltheswitches.inordertoreducethenumberoftheauxiliaryswitches,azvsspacevectormodulation(zvs-svm)isproposed.itusesonlyoneauxiliaryswitchandcanrealizezvsforalltheswitches.theswitchingfrequencyofthemainswitchandtheauxiliaryswitchisfixed,thustheinputcurrentwaveformisgood.thetheoryhasbeenillustratedbythecompoundactive-clamp(cac)threephasepfc.onedspcontrolled4kwpfcconverterprototypewithcacisimplemented.

現(xiàn)代電力電子裝置的發(fā)展突飛猛進,堅強智能電網(wǎng)建設也對高性能的電力電子元器件提出了更高的要求。軟開關技術是基于以諧振為主的輔助換流手段,可以使開關頻率有較大幅度的提高,從而使得電路中的開關損耗、開關噪聲等問題有效解決。

模擬電子技術基礎 課程設計(論文) 電壓/頻率變換器 院（系）名稱電子與信息工程學院 專業(yè)班級電子131班 學號 學生姓名 指導教師 起止時間：2015.7.6—2015.7.19 課程設計（論文）任務及評語 院（系）：電子與信息工程學院教研室：電子信息工程 學號130404006學生姓名專業(yè)班級電子131班 課程設 計（論 文）題目 電壓/頻率變換器 課 程 設 計 （ 論 文 ） 任 務 任務要求： 電壓/頻率變換器是一種振蕩頻率隨外加控制電壓變化的振蕩器，其 輸出信號頻率與輸出電壓的大小成正比。由振蕩電路、電壓比較器等部 分電路組成。 技術要求： 1、設計放大器所需的直流穩(wěn)壓電源。 2、電壓/頻率變換器輸入vi為直流電壓（控制信號），輸出頻率為fo 的矩形脈沖，且fo∝vi。 3

針對燃料電池輸出電壓易受負載變化的影響以及光伏電池輸出電壓隨入射光的強弱和溫度而變化的特點,提出了燃料電池與太陽電池雙能源并聯(lián)運行的新型拓撲電路。用燃料電池與交錯并聯(lián)boost開關變換器連接,可以有效減小燃料電池輸出電流的紋波;用太陽電池與雙向buck-boost開關變換器拓撲聯(lián)接,不僅可以向負載提供電能,還可以對蓄電池充電,實現(xiàn)能量的雙向流動;同時用交錯并聯(lián)boost電路與雙向buck-boost電路并聯(lián)為負載提供電能,既提高了電能質(zhì)量又為負載提供了穩(wěn)定可靠的電能。詳細分析了該新型拓撲電路的工作原理,理論分析和實驗驗證了本設計的可行性。

介紹了一種以pwm控制芯片uc3825為核心的低壓大電流開關電源的設計方案,闡述了主電路的拓撲結構及主控制電路的電路設計,并設計了軟啟動及過壓過流保護電路,應用反饋手段和脈寬調(diào)制技術實現(xiàn)了電壓、電流的穩(wěn)定輸出,并研制了1臺15v/1200a的樣機。

為了解決傳統(tǒng)雙管正激變換器工作占空比不能大于50%以及零電壓開關(zvs)難于實現(xiàn)的問題,提出了一種zvs有源箝位雙管正激變換器.該變換器在傳統(tǒng)雙管正激變換器的基礎上添加了輔助開關管和飽和電感,利用有源箝位的復位方式使高頻變壓器的復位條件得到改善.在分析主、輔開關管一個開關周期中工作過程的基礎上,得到了變換器各工作階段的等效電路,并推導了電路關鍵參數(shù)優(yōu)化選擇的約束條件.研究表明,該變換器克服了傳統(tǒng)雙管正激變換器的缺點.適用于寬輸入電壓范圍的場合.變換器的變壓器磁芯的復位電壓可以大于輸入電壓,所有的開關管都實現(xiàn)了zvs,在不同的負載條件下變換器都達到了較高的轉換效率.

研究了一種新型鉗位饋能式高壓大功率軟開關變換器,通過在二次側增加新型無源無損鉗位輔助網(wǎng)絡,實現(xiàn)了超前臂的zvs和滯后臂的zcs,同時此輔助網(wǎng)絡對二次側整流電壓過沖進行鉗位,并將過充能量饋送于負載,減小了二次側整流二極管電壓應力、提高了整個變換器的效率和可靠性。最后在理論分析基礎上,搭建了基于dsp控制的該拓撲的實驗樣機,測試表明該拓撲可在寬負載范圍內(nèi)良好實現(xiàn)zvzcs,具有良好的應用前景。

介紹了一種隔離三電平零電壓直流變換器。其主開關管的電壓應力均為輸入電壓的一半。由于采用了交錯zvspwm控制并利用輸出濾波電感中的能量,因此能夠在寬負載范圍內(nèi)實現(xiàn)開關管的zvs。分析了該變換器的工作原理和工作特性,并通過一個480w(輸出48v/10a)的原理樣機進行了驗證,最后給出了實驗結果。

提出了一種新型的有源中點鉗位三電平零電流轉換軟開關變流器拓撲。該軟開關拓撲每個橋臂使用兩個輔助開關管和一個lc諧振支路實現(xiàn)了所有主開關的軟閉合和軟分斷,同時輔助開關管沒有開關損耗,此外開關過程產(chǎn)生的電壓電流尖峰也大大減少。輔助開關管只在換流過程工作,其電流額定值遠小于主開關,而且所有開關管的電壓應力都被鉗位為直流電壓的1/2。該軟開關變流器特別適合于中壓大功率功率變換應用場合,可有效提高系統(tǒng)效率和開關頻率。對電路的工作原理和諧振支路的設計進行了深入地分析,并通過一臺80kw的半橋樣機對提出拓撲可行性和優(yōu)點進行了驗證。

多原邊繞組多輸入推挽變換器適用于中小功率場合,但隨著輸入源數(shù)量的增加,原邊繞組和開關管的數(shù)量均增多。論文根據(jù)脈沖電壓源組合原則,將非隔離型脈沖電壓源串聯(lián)或并聯(lián)的組合直接替代單輸入推挽變換器的輸入源,從而獲得一族單原邊繞組電壓源型多輸入推挽變換器。相對于傳統(tǒng)的多原邊繞組多輸入推挽變換器,它具有單個原邊繞組,因此體積和成本將大為減小。文中以buck型脈沖電壓源串聯(lián)組合構成的單元邊繞組雙輸入推挽變換器為例,詳細分析其工作原理、模態(tài)和性能,并闡述控制原則,最后給出仿真及實驗結果以驗證理論分析的正確性。

在優(yōu)化多電平變換器系統(tǒng)性能時必須建立變換器開關損耗模型。通過一些特征參數(shù)來表征器件的開關波形,并根據(jù)開關波形產(chǎn)生的內(nèi)在機理分別擬合逼近三電平變換器中快恢復二極管和igbt的真實開關波形。另外,在分析二極管鉗位型三電平變換器半導體器件開通、關斷機理的基礎上,建立了此類變換器的開關損耗計算模型。實驗驗證了二極管鉗位型三電平變換器的器件開關模型和開關損耗模型的正確性和有效性。

本文本著與從事開關電源的理論教學、設計、改進及維修的同行交流的實際出發(fā),論述開關電源核心電路(變換器電路)設計的一般步驟,具體內(nèi)容有:分析變換器電路的工作原理;確定變換器電路的性能指標;計算變換器電路的參數(shù)及其元器件選擇或制作等等,最后是檢驗所設計的變換器電路性能是否達標。

電流型控制是開關變換器控制方式的主要發(fā)展方向。論述峰值電流控制和平均電流型控制的工作原理及電路的主要特點。針對平均電流型控制電路,給出了系統(tǒng)穩(wěn)定性的設計方法。