双耦合电感磁集成开关电容二次型高增益变换器

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作者 李洪珠 包雨林 +2 位作者 李超 陈星星 李洪亮 《电工技术学报》 北大核心 2025年第12期3964-3976,共13页

为进一步提高非隔离DC-DC变换器的高增益性,降低开关管的电压应力,提出一种双耦合电感磁集成开关电容二次型高增益变换器,采用单个开关管降低了拓扑结构的复杂度,引入两对耦合电感可以较大程度地提升变换器的高增益性、降低开关管两端... 为进一步提高非隔离DC-DC变换器的高增益性,降低开关管的电压应力,提出一种双耦合电感磁集成开关电容二次型高增益变换器,采用单个开关管降低了拓扑结构的复杂度,引入两对耦合电感可以较大程度地提升变换器的高增益性、降低开关管两端的电压应力,使用钳位结构可以吸收漏感能量再利用,可以有效缓解电压尖峰。该变换器引入磁集成技术将两对耦合电感进行解耦集成可进一步减小变换器磁件的体积和数量。该文分析变换器的主要工作波形与原理,在此基础上推导变换器的各项参数,对解耦集成磁件进行结构与参数设计并进行仿真验证,最后通过一台输入12 V、输出185 V、额定功率200 W的实验样机,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 二次型高增益变换器 开关电容 磁集成 耦合电感

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单开关二次型DCM Buck变换器 被引量：9

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作者 卢志飞 杨平 +1 位作者 刘雪山 许建平 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2011年第S1期65-70,共6页

单开关二次型DC-DC变换器采用一个功率开关管实现两个变换器的级联,拓宽了变换器的输入到输出的电压传输比,减少了驱动电路,提高了变换器的效率。相比于传统Buck变换器,二次型Buck变换器工作于DCM模式时有三种不同的工作模态。本文分析... 单开关二次型DC-DC变换器采用一个功率开关管实现两个变换器的级联,拓宽了变换器的输入到输出的电压传输比,减少了驱动电路,提高了变换器的效率。相比于传统Buck变换器,二次型Buck变换器工作于DCM模式时有三种不同的工作模态。本文分析了三种工作模态下单开关二次型Buck变换器的工作原理,建立了其平均状态空间等效模型,研究了其稳态特性及各参数之间的关系,最后通过仿真及实验验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 单开关二次型buck变换器 不连续导电模式 稳态特性 电压传输比

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双开关二次型结构的耦合电感高增益DC-DC变换器 被引量：1

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作者 程诗伟 赵世伟 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第4期29-39,共11页

在能源危机和环境问题的背景下,高电压增益的DC-DC变换器成为利用可再生新能源不可或缺的环节。基于此,提出1种双开关二次型结构,使传统的二次型Boost变换器的电压增益得到有效提升,且降低了开关管的电流应力。结合开关电容和耦合电感,... 在能源危机和环境问题的背景下,高电压增益的DC-DC变换器成为利用可再生新能源不可或缺的环节。基于此,提出1种双开关二次型结构,使传统的二次型Boost变换器的电压增益得到有效提升,且降低了开关管的电流应力。结合开关电容和耦合电感,提出1种电压增益极高的双开关二次型结构耦合电感高增益DC-DC变换器。该变换器具有电压增益高、2个开关管同相、开关管和输出二极管电压应力低和多个二极管实现零电流关断的优点。详细分析了变换器的运行原理和稳态性能,包括电压增益推导、元器件电压电流应力等。制作了1款120 W样机,验证了理论分析的正确性和变换器的可行性。 展开更多

关键词 高增益变换器 耦合电感 二次型Boost 开关电容

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基于二次型Buck PFC变换器的无频闪无变压器LED驱动电源 被引量：24

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作者 阎铁生 许建平 +3 位作者 曹太强 刘雪山 高旭 周国华 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期512-519,共8页

提出了一种基于二次型Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的无频闪无变压器LED驱动电源,分析了其工作原理和工作特性。它由共用一个开关管的两个Buck变换器级联构成,其中前级Buck变换器实现PFC功能,后级Buck变换器调... 提出了一种基于二次型Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的无频闪无变压器LED驱动电源,分析了其工作原理和工作特性。它由共用一个开关管的两个Buck变换器级联构成,其中前级Buck变换器实现PFC功能,后级Buck变换器调节LED电流。该电源无需使用高降压比的变压器也可以驱动低正向导通电压的LED,它只使用一个控制器不仅实现了PFC功能,而且极大的降低了流过LED的二倍工频电流纹波,从而实现无频闪。最后通过7W的实验样机验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 LED驱动电源 二次型buck变换器 功率因数校正 无频闪

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二次型Buck变换器的分析与设计 被引量：7

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作者 王涛 巫旺 +1 位作者 牛明哲 张骞 《电源学报》 CSCD 2017年第1期146-152,共7页

二次型Buck变换器因其可以拓宽输入电压范围而得到越来越广泛的关注。首先分析了二次型Buck变换器的工作原理,解析了其工作模态,运用伏秒平衡、电荷平衡推导了连续导电模式CCM(continuous conduction mode)下电压、电流关系表达式,给出... 二次型Buck变换器因其可以拓宽输入电压范围而得到越来越广泛的关注。首先分析了二次型Buck变换器的工作原理,解析了其工作模态,运用伏秒平衡、电荷平衡推导了连续导电模式CCM(continuous conduction mode)下电压、电流关系表达式,给出了各电路元件的设计公式。根据各功率半导体器件的电压电流波形得到器件应当承受的最大电压和平均电流表达式,从而为器件选型提供依据。最后,根据前面的分析设计制作了一台样机,实验结果表明该样机达到设计要求,且具有良好的抗负载扰动能力。 展开更多

关键词 二次型buck变换器 宽输入电压 伏秒平衡 电荷平衡

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一种基于辅助网络的软开关二次型Boost高增益变换器 被引量：10

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作者 张建丰 许建平 +2 位作者 周翔 杨平 黎宁昊 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第24期71-79,共9页

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... 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。 展开更多

关键词 软开关 高电压增益 二次型Boost变换器 R2P2原理

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基于开关电感的混合二次型Boost DC/DC变换器 被引量：3

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作者 李坤鹏 张巧杰 王久和 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2017年第8期865-871,共7页

针对传统直流变换器升压能力不足的问题,在二次型Boost变换器的基础上,结合开关电感单元具有提高升压比的优点,提出了混合二次型Boost变换器.详细分析了混合二次型Boost DC/DC变换器输入电感L_1=L_2、L_1>L_2和L_1<L_2情况下的工... 针对传统直流变换器升压能力不足的问题,在二次型Boost变换器的基础上,结合开关电感单元具有提高升压比的优点,提出了混合二次型Boost变换器.详细分析了混合二次型Boost DC/DC变换器输入电感L_1=L_2、L_1>L_2和L_1<L_2情况下的工作原理.与传统二次型Boost变换器相比,混合二次型Boost变换器升压比更高,输入电感较小.在理论研究基础上,通过搭建实验样机,验证了混合二次型Boost DC/DC变换器的可行性. 展开更多

关键词 二次型Boost变换器 开关电感单元 高升压比 输入电感 平均电流

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新型开关-耦合电感二次型高增益Boost变换器

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作者 徐进文 王宾 +2 位作者 石晓艳 陈忠辉 张坤 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2021年第3期327-331,336,共6页

文章针对传统二次型Boost变换器升压能力有限,且开关管电压应力较大等问题,在原来的拓扑基础上变换了储能电容的位置,在保留传统二次型升压变换器优点的同时,使得储能电容的电压应力大幅度降低,减小了电容的体积和寄生电阻功率损耗;引... 文章针对传统二次型Boost变换器升压能力有限,且开关管电压应力较大等问题,在原来的拓扑基础上变换了储能电容的位置,在保留传统二次型升压变换器优点的同时,使得储能电容的电压应力大幅度降低,减小了电容的体积和寄生电阻功率损耗;引入开关电感、耦合电感升压单元,增加变换器电压增益的同时,减小了开关管电压应力,实现了以较小的占空比获得较大电压增益输出;此外,引入无源漏感吸收回路,有效抑制开关器件两端电压尖峰的同时,将漏感能量回收,提高变换器的工作效率;并详细分析了变换器的工作模态和特性。仿真结果表明,该变换器具有更高的电压增益输出,且降低了开关管和储能电容的电压应力;仿真结果验证了理论分析的正确性和可行性。 展开更多

关键词 二次型Boost变换器 开关电感 耦合电感 高升压比 无源漏感吸收回路

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一种新型磁集成二次型开关电感单元 被引量：10

9

作者 荣德生 孙瑄瑨 +1 位作者 刘飞杨 宁博 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第4期131-140,共10页

为了提高变换器的电压增益,根据二次型Boost变换器的工作原理,总结出一种二次型开关电感单元,该单元消除了结构中由于电容产生的电流冲击同时提高了单元倍压能力。分析了其工作原理,通过磁集成的方式减小其电流纹波和体积重量,并给出二... 为了提高变换器的电压增益,根据二次型Boost变换器的工作原理,总结出一种二次型开关电感单元,该单元消除了结构中由于电容产生的电流冲击同时提高了单元倍压能力。分析了其工作原理,通过磁集成的方式减小其电流纹波和体积重量,并给出二次型开关电感的拓展结构。结合现下常用的两种开关电感单元,对5种传统变换器中的储能电感进行替换,推导了各个变换器的电压增益公式并进行对比分析,二次型开关电感具有更强的倍压能力。为验证二次型开关电感单元的原理以及磁集成设计的正确性,以传统Boost变换器替换二次型开关电感为例,对该变换器的各项性能进行分析。通过仿真软件进行仿真验证,对理论分析与仿真数据进行实验验证。 展开更多

关键词 电压增益 二次型Boost变换器 开关电感 磁集成 电流纹波

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基于状态反馈精确线性化Buck变换器的最优控制 被引量：26

10

作者 帅定新 谢运祥 王晓刚 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第33期1-5,共5页

加权矩阵的选取在最优反馈系统的综合设计中具有重要意义。该文基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标。应用状态空间平均建模法,建立电流连续型(current conduction mode,CCM)Buck变换器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性... 加权矩阵的选取在最优反馈系统的综合设计中具有重要意义。该文基于无源性控制思想,提出一种二次型性能指标。应用状态空间平均建模法,建立电流连续型(current conduction mode,CCM)Buck变换器的仿射非线性模型。采用状态反馈精确线性化方法,推导出非线性状态反馈表达式,实现非线性系统的线性化。进一步,利用二次型最优控制对状态反馈反馈系数进行优化设计。所得控制律简单、容易实现。数值仿真验证了该控制方案的优越性,仿真波形对比分析显示与传统无源性控制方法相比,基于该控制方法的系统静态误差小,启动性能优越,且开关频率固定,对输入电压扰动和负载扰动均具有较强的鲁棒性。 展开更多

关键词 buck变换器 状态反馈 精确线性化 二次型 无源性 最优控制

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一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器 被引量：1

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作者 章治国 周林 郭珂 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期77-84,共8页

针对新能源应用系统中输出电压低的问题,提出一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器。该变换器通过在二次型Boost电路的基础上加入耦合电感和倍压电路来提高增益。理论分析与实验结果表明该变换器具有高增益的同时还具有以下优点... 针对新能源应用系统中输出电压低的问题,提出一种低输入纹波电流的高增益软开关Boost变换器。该变换器通过在二次型Boost电路的基础上加入耦合电感和倍压电路来提高增益。理论分析与实验结果表明该变换器具有高增益的同时还具有以下优点:1)输入电流为Boost电感电流,相对于耦合电感型变换器来说,其纹波得到大幅降低;2)所有开关管均实现了软开关,降低了开关损耗;3)由于漏感的作用,倍压电路中的二极管反向恢复损耗几乎为0;4)所有元器件的电压应力均低于输出电压,可采用低耐压元器件来降低导通损耗;5)耦合电感在开关导通和关断期间均传递了能量,提高了利用率,从而可提高功率密度。 展开更多

关键词 低纹波 高增益 低电压应力 零电压开关 二次型Boost变换器

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状态空间设计在DC/DC变换器反馈控制中的应用 被引量：5

12

作者 高朝晖 林辉 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第4期403-407,共5页

以Buck变换器为例将状态空间设计方法应用于DC/DC变换器的控制,设计了基于极点配置和二次型最优的DC/DC变换器反馈控制器。MATLAB软件的应用使得整个设计过程简捷、实用。利用Simulink和Power system工具箱对所设计的系统进行了仿真。... 以Buck变换器为例将状态空间设计方法应用于DC/DC变换器的控制,设计了基于极点配置和二次型最优的DC/DC变换器反馈控制器。MATLAB软件的应用使得整个设计过程简捷、实用。利用Simulink和Power system工具箱对所设计的系统进行了仿真。研究结果表明,Buck变换器通过极点配置和二次型最优反馈控制策略,比使用传统的PI控制具有更好的动态响应调节和稳态误差调节特性,超调量、调节时间等都得到明显改善。 展开更多

关键词 buck变换器 反馈控制 极点配置 二次型最优

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井下磁耦合无线电能传输系统的全谐振特性分析 被引量：3

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作者 张莲 杨洪杰 +2 位作者 经廷伟 李涛 张路 《工矿自动化》 北大核心 2022年第2期83-92,共10页

在井下应用磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统供电时,如果系统参数配置不当会引起系统输入阻抗呈非纯阻性,从而造成系统失谐,影响井下电力设备的供电效率。MC-WPT系统二次侧采用串联补偿(S)时易于实现谐振,但在二次侧采用并联补偿(P)时,... 在井下应用磁耦合无线电能传输(MC-WPT)系统供电时,如果系统参数配置不当会引起系统输入阻抗呈非纯阻性,从而造成系统失谐,影响井下电力设备的供电效率。MC-WPT系统二次侧采用串联补偿(S)时易于实现谐振,但在二次侧采用并联补偿(P)时,现有研究都是在系统仅一次侧谐振、二次侧未谐振导致系统未全谐振的基础上进行的。针对上述问题,提出了一种MC-WPT系统的全谐振补偿方式。以SP型、PP型、LCC-P型和LCL-P型补偿拓扑作为二次侧并联MC-WPT系统研究对象,利用阻抗分析法得到系统处于全谐振状态的参数约束关系,并采用Matlab/Simulink对传统补偿方式和全谐振补偿方式进行仿真对比,结果表明:全谐振补偿方式下的SP型、PP型、LCL-P型补偿拓扑输出功率大于传统补偿方式下的输出功率,LCC-P型补偿拓扑输出功率小于传统补偿方式下的输出功率;在全谐振补偿方式下,SP型与PP型拓扑效率与传统补偿方式下的效率相差不大,LCC-P型拓扑效率远高于传统补偿方式下的效率,LCL-P型拓扑效率略低于传统补偿方式下的效率;全谐振模式下系统无需提供无功功率,视在功率等于给定的输出功率;全谐振补偿方式下SP型拓扑更适合应用于煤矿井下,不受互感变化影响,但受电阻负载影响较大。针对全谐振补偿方式下SP型MC-WPT系统谐振频率受电阻负载影响及电阻负载具有下限值的问题,利用DC-DC变换器,将阻抗匹配与有源功率因数校正相结合,实现系统整流桥输入侧等效阻抗始终等于预设谐振频率对应电阻值,同时保证系统整流桥输入电流与电压同相位,降低DC-DC变换器的引入对系统阻抗的影响。以SP型MC-WPT系统为实验对象进行验证,结果表明:SP型MC-WPT系统在全谐振补偿优化方式下能脱离电阻负载的束缚,系统不受互感影响及负载变化影响,稳定在全谐振模式下,提高了输出功率与输出效率。 展开更多

关键词 井下磁耦合无线电能传输 全谐振 阻抗匹配 二次侧并联补偿 全谐振补偿方式 四开关buck-Boost变换器 SP型MC-WPT系统

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