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基于时域分析的车载高效率LLC变换器优化设计
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作者 赵永秀 朱治钢 +2 位作者 刘泽伟 王崇杰 雷鸣 《电工电能新技术》 北大核心 2025年第4期100-111,共12页
传统车载低压LLC变换器采用级联拓扑或交错并联拓扑来提升功率等级,导致效率提升难、输出电流不均等问题。为此,本文提出一种对称式谐振腔的双变压器半桥LLC拓扑结构。深入分析对称式谐振腔工作状态与输入电流纹波,发现对称式谐振腔可... 传统车载低压LLC变换器采用级联拓扑或交错并联拓扑来提升功率等级,导致效率提升难、输出电流不均等问题。为此,本文提出一种对称式谐振腔的双变压器半桥LLC拓扑结构。深入分析对称式谐振腔工作状态与输入电流纹波,发现对称式谐振腔可实时均分谐振电流,使得输入电流纹波减小且连续,缓解汽车电池输出应力。同时,探究本文所提出拓扑励磁电感量对两变压器均流能力与不平衡度的影响,发现当励磁电感量越接近时,两变压器均流能力越好,不平衡度越低。为近一步减小LLC变换器在变频工况下的循环电流时间及提升所提出拓扑效率,本文采用时域分析方法对变换器进行参数优化设计,建立最佳工作模态PO模式下状态时域方程,确定负载约束、系数约束、零电压开关(ZVS)等约束条件,求解最佳谐振参数范围,提升变换器工作效率。实验结果证明了理论分析的正确性与实际应用的可行性。 展开更多
关键词 车载低压LLC变换器 对称谐振腔 时域分析方法 PO模 参数优化设计
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全占空比范围电容串接式交错并联Boost变换器均流策略研究 被引量:12
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作者 赵玲玲 吴云峰 +2 位作者 陈章勇 沈澜枭 张昌华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第7期2330-2338,共9页
针对电容串接式交错并联Boost变换器全占空比范围内不均流现象,提出不对称占空比的均流控制策略。基于电容电荷平衡原理,调整中间储能电容充电时间与放电时间的比例,使得电感电流大小随之改变,从而实现两相电感电流均分。从变换器的工... 针对电容串接式交错并联Boost变换器全占空比范围内不均流现象,提出不对称占空比的均流控制策略。基于电容电荷平衡原理,调整中间储能电容充电时间与放电时间的比例,使得电感电流大小随之改变,从而实现两相电感电流均分。从变换器的工作原理入手,阐述全占空比范围不均流现象的机理,详细推导不对称占空比均流控制策略的实现过程,分析该策略下变换器的工作原理和工作特性。该均流策略实现简单,无需额外增加电流传感器,仅需改变其中一相电流的占空比,就能实现变换器在全占空比区域内的电流共享,且保持电路的倍压特性。最后,设计了一台功率为100W的样机,对理论分析进行验证。 展开更多
关键词 boost变换器 交错并联 对称占空比 均流技术
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不对称规则采样法SPWM矩阵式变换器
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作者 范岩 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2006年第8期30-33,共4页
通过对三相矩阵式AC-AC拓扑结构变换电路的分析,把AC-AC九开关式矩阵式变换器等效为虚拟“整流”和“逆变”2部分;分析了不对称规则采样法正弦脉冲宽度调制SPWM(Sine Pulse Width Modulation)波生成原理,并把不对称规则采样法SPWM调制... 通过对三相矩阵式AC-AC拓扑结构变换电路的分析,把AC-AC九开关式矩阵式变换器等效为虚拟“整流”和“逆变”2部分;分析了不对称规则采样法正弦脉冲宽度调制SPWM(Sine Pulse Width Modulation)波生成原理,并把不对称规则采样法SPWM调制应用于三相AC-AC矩阵式变换器。在理论上对这种变换电路推导出了各种条件下的开关组合、各开关组合的通断时序和通断时间计算公式。使用Matlab/Simulink对结论进行了仿真,证明了把不对称规则采样法SPWM调制应用于三相AC-AC矩阵式变换器是可行的,应用推导结论可根据需要在矩阵式变换器上生成相位、幅值、频率均可调的三相SPWM调制波。 展开更多
关键词 对称规则采样法 SPWM 矩阵变换器
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一种交错并联对称Boost变换器 被引量:7
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作者 王国平 祝龙记 《广西师范大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2020年第4期11-20,共10页
本文提出一种交错并联对称Boost变换器,该变换器结构简单,在传统的交错并联Boost变换器基础上加入开关电容,使得变换器的输入/输出电压变换比提高了1倍,同时开关器件的电压应力降低为输出电压的一半。由电路的交错并联结构得出3种不同... 本文提出一种交错并联对称Boost变换器,该变换器结构简单,在传统的交错并联Boost变换器基础上加入开关电容,使得变换器的输入/输出电压变换比提高了1倍,同时开关器件的电压应力降低为输出电压的一半。由电路的交错并联结构得出3种不同占空比模式,通过分析不同占空比模式提出了等占空比与不等占空比模式混合的控制方法。采用混合闭环控制方法输出占空比避免了启动时输出电压的超调,与传统单闭环控制方法相比,混合闭环控制的输出电压波动减小93.3%。通过仿真比较验证了理论分析的正确性,这种新型的Boost变换器非常适用于需要大变换比以及负载容易发生变化的场合。 展开更多
关键词 boost变换器 开关管 混合控制 交错并联对称 占空比
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一种双不对称升压倍增单元的耦合电感Boost变换器 被引量:11
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作者 朱彦磊 傅亚光 +2 位作者 艾建 周绍元 陈大鹏 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期93-99,共7页
为了满足光伏发电并网系统对DC/DC变换器的要求和解决耦合电感变换器的电压尖峰,提出一种无电压尖峰的高升压Boost。该变换器有如下特点:采用两组不对称倍压单元,提高了变换器的升压能力,同时又消除了耦合电感二次侧绕组因续流引起的高... 为了满足光伏发电并网系统对DC/DC变换器的要求和解决耦合电感变换器的电压尖峰,提出一种无电压尖峰的高升压Boost。该变换器有如下特点:采用两组不对称倍压单元,提高了变换器的升压能力,同时又消除了耦合电感二次侧绕组因续流引起的高突变电压;采用不对称倍压单元中的电容与二极管构成无源无损钳位电路,避免额外增加钳位电路,降低了成本;漏感的能量得到吸收,提高了变换器的效率;同时,降低了开关管和输出二极管的电压应力,降低了变换器对器件的要求。详细分析了变换器的工作原理,并给出了关键性的公式推到和设计依据。最后,搭建了一台200 W的试验样机,实验验证了理论的正确性,满足了电网的需求。 展开更多
关键词 对称倍压单元 电压尖峰 DC/DC变换器 耦合电感 boost变换器
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一种交错式新型多输入高增益Boost变换器
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作者 阎昌国 龚仁喜 +2 位作者 李伟 杨航 李青 《广西大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2022年第2期443-452,共10页
由于传统Boost电路只能对单一输入源实施变换,且有升压能力不足、开关器件电压应力高的缺陷,难以满足光伏发电系统前端发电单元模块多、电池输出电压低的实际需求。通过电路拓扑推演,以传统Boost电路为基底,运用交错式控制技术,提出了... 由于传统Boost电路只能对单一输入源实施变换,且有升压能力不足、开关器件电压应力高的缺陷,难以满足光伏发电系统前端发电单元模块多、电池输出电压低的实际需求。通过电路拓扑推演,以传统Boost电路为基底,运用交错式控制技术,提出了一种新型的可适用于光伏发电系统前端的多路输入高增益Boost变换器。基于该变换器电路,对2路输入的变换器开展了原理分析与性能分析,并将分析结果推广至多路输入,揭示了变换器提高电压增益、实现多路输入源变换的机理。为验证理论分析的正确性,搭建了一个3路输入的变换器电路实验系统,结果表明,较之传统Boost电路,所提变换器具有电压升压比高、开关器件电压应力低、可实现多输入联合供电的特点. 展开更多
关键词 光伏发电系统 交错 多输入 高增益 boost变换器
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对称式谐振腔双变压器半桥LLC效率优化设计 被引量:3
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作者 赵永秀 雷鸣 +1 位作者 王崇杰 贾浩洋 《电子测量技术》 北大核心 2024年第20期7-14,共8页
针对传统非对称半桥LLC变换器在低压直流供电应用场合中副边电流应力大、输出电流不均、效率提升难等问题,提出一种具有对称式谐振腔的双变压器LLC谐振变换器拓扑,深入分析对称式谐振腔的工作状态及特性,该拓扑双变压器结构可实时均分... 针对传统非对称半桥LLC变换器在低压直流供电应用场合中副边电流应力大、输出电流不均、效率提升难等问题,提出一种具有对称式谐振腔的双变压器LLC谐振变换器拓扑,深入分析对称式谐振腔的工作状态及特性,该拓扑双变压器结构可实时均分谐振电流,使变换器在开关周期内输入电流连续且大幅减小电流纹波,副边并联可均分输出电流,减小输出电流应力。为进一步减小变换器环路电流,提升变换器效率,改进变换器参数设计方法,建立变换器增益模型并分析励磁电感优化曲线,在考虑变换器极端工况条件下设计谐振腔参数初值,再建立变换器精确时域模型对参数进行优化。最后搭建了一台600 W变换器样机,实验结果验证了所提对称式谐振腔双变压器拓扑结构及参数设计方法的有效性及可行性,其最高效率可达95.9%。 展开更多
关键词 DC-DC变换器 对称谐振腔 参数优化设计 高效率
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全桥Boost型多输入直流变换器 被引量:14
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作者 陈道炼 陈亦文 徐志望 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第27期42-48,共7页
提出全桥Boost型多输入直流变换器电路拓扑及主从式功率分配和电压电流瞬时值反馈移相控制策略,并对该变换器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行深入地分析研究。全桥Boost型多输入直流变换器,是通过高频... 提出全桥Boost型多输入直流变换器电路拓扑及主从式功率分配和电压电流瞬时值反馈移相控制策略,并对该变换器的电路拓扑、控制策略、稳态原理特性、关键电路参数设计准则等进行深入地分析研究。全桥Boost型多输入直流变换器,是通过高频变压器磁通叠加法将多个全桥Boost型单输入直流变换器在输出端进行电流叠加;主从式功率分配策略,是指n?1路输入源功率固定和1路输入源补充负载所需的不足功率。理论分析和仿真结果表明,该变换器具有电路拓扑简洁、多路输入源可同时或分时供电、功率密度高、输出电压稳定等优点,为实现太阳能、风能、氢能等多种可再生能源联合供电奠定了关键技术基础。原理试验证实了所提出电路拓扑和控制策略的正确性与可行性。 展开更多
关键词 boost型直流变换器 全桥 多输入 移相控制 主从功率分配
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全桥Boost型高频环节DC-AC变换器 被引量:9
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作者 陈艳慧 陈道炼 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2009年第4期32-36,共5页
在全桥Boost型高频环节AC-AC变换器基础上,提出将输入周波变换器变为高频逆变器,并且在输出负载与输入电源之间联接高频电气隔离反激式变换器能量回馈电路,实现全桥Boost型高频环节DC-AC变换。该变换器是由输入滤波电路、储能电感、高... 在全桥Boost型高频环节AC-AC变换器基础上,提出将输入周波变换器变为高频逆变器,并且在输出负载与输入电源之间联接高频电气隔离反激式变换器能量回馈电路,实现全桥Boost型高频环节DC-AC变换。该变换器是由输入滤波电路、储能电感、高频逆变器、高频变压器、周波变换器、输出滤波电路依序级联构成,深入分析了其控制策略与稳态特性,并给出了关键电路参数与仿真结果。这种变换器适用于要求输入电流纹波小、负载短路时可靠性高、输出容量大、体积和重量小的逆变场合。 展开更多
关键词 DC-AC变换器 高频环节 boost 反激能量回馈电路
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一种新型双管正-反激直流变换器 被引量:10
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作者 魏应冬 吴建德 顾亦磊 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第20期50-55,共6页
该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器。它采用两个RCD电路交错箝位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D<0.5的缺点。在继承单管有源箝位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电... 该文提出一种对称式RCD箝位的倍流整流双管正-反激型直流变换器。它采用两个RCD电路交错箝位的结构,克服了传统双管正激型变换器占空比D<0.5的缺点。在继承单管有源箝位正-反激型变换器的宽范围输入、高效率优点的同时,将主开关管电压应力降低为原来的一半。改进的RCD箝位结构是一种轻微耗散型箝位电路,大幅提高传统RCD型电路磁复位效率。该文详细分析了变换器稳态工作特性以及关键参数的设计,通过一个200V^400V输入、10V/15A输出的样机验证了该拓扑工作原理和特点。 展开更多
关键词 电力电子 双开关管 对称电阻、电容、二极管型箝位 正-反激型变换器 倍流整流 直流-直流变换器
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一种新型正-反激变换器的研究 被引量:6
11
作者 何林 曾怡达 +1 位作者 朱仁伟 李郎 《电源学报》 CSCD 2015年第1期87-93,共7页
在传统对称式电阻、电容、二极管RCD(resistance capacitance diode)箝位正激变换器基础上,通过引入中间电容和用开关管代替副边的一个二极管,提出了一种具有正反激功能的新型变换器。该变换器在继承传统对称式RCD箝位正-反激变换器的... 在传统对称式电阻、电容、二极管RCD(resistance capacitance diode)箝位正激变换器基础上,通过引入中间电容和用开关管代替副边的一个二极管,提出了一种具有正反激功能的新型变换器。该变换器在继承传统对称式RCD箝位正-反激变换器的高效率、占空比可大于0.5和低开关管电压应力优点的同时,进一步拓宽输入电压变化范围和提高输出电压增益。首先分析了变换器工作于激磁电流连续导电模式MCCM(magnetizing current continuous mode)的工作过程,详细分析了MCCM和激磁电流断续导电模式MDCM(magnetizing current discontinuous mode)2种模式下的宽范围和增益特性以及原/副边开关管实现零电压转换ZVS(zero voltage switch)的条件;然后确立了在一定漏电感功率下箝位电阻值与箝位电容电压之间的函数关系曲线,并以此作为选取箝位电阻参考。最后,通过一台实验样机验证了理论分析的正确性。 展开更多
关键词 正反激变换器 宽输入 对称电阻、电容、二极管RCD箝位
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基于SiC和Si器件的燃料电池汽车DC-DC变换器的性能 被引量:3
12
作者 周晓敏 马后成 高大威 《汽车安全与节能学报》 CAS CSCD 2017年第1期79-86,共8页
为实现燃料电池汽车输出电压、功率的调节与控制,采用了一种交错式双Boost电路的大功率直流-直流(DC-DC)变换器,其中应用了Si和SiC功率器件。基于电路损耗计算和效率仿真手段,对比分析了全SiC[金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器... 为实现燃料电池汽车输出电压、功率的调节与控制,采用了一种交错式双Boost电路的大功率直流-直流(DC-DC)变换器,其中应用了Si和SiC功率器件。基于电路损耗计算和效率仿真手段,对比分析了全SiC[金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)器件、SiC二极管]、SiC MOSFET和Si二极管的混合器件和全硅Si[绝缘栅双极型晶体管(IGBT)器件、Si二极管]的变换器在电路损耗。结果表明:Si IGBT的开通和关断损耗约是SiC MOSFET的3倍和10倍,在不同工况下,全SiC变换器的转换效率比全Si变换器高1%~3.1%。因而,SiC功率器件在大功率DC-DC变换器的应用中,能够提高功率密度、可靠性和动力系统工作效率。 展开更多
关键词 燃料电池汽车 直流-直流(DC-DC)变换器 交错boost电路 SiC金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET) Si绝缘栅双极型晶体管(IGBT) 电路损耗
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双级式光伏发电虚拟惯量控制策略 被引量:31
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作者 杨慧彪 贾祺 +3 位作者 项丽 严干贵 张善峰 李旭涛 《电力系统自动化》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期87-102,共16页
大规模光伏发电并网挤占了具有转动惯量的同步发电机组空间,导致惯量减小与调频能力不足的问题,迫切需要光伏发电主动参与电网频率调节。以双级式光伏发电为研究对象,在研究基于锁相环动态的常规虚拟惯量控制的同时,提出基于低压直流电... 大规模光伏发电并网挤占了具有转动惯量的同步发电机组空间,导致惯量减小与调频能力不足的问题,迫切需要光伏发电主动参与电网频率调节。以双级式光伏发电为研究对象,在研究基于锁相环动态的常规虚拟惯量控制的同时,提出基于低压直流电容动态的虚拟惯量控制和基于高压直流电容动态的虚拟惯量控制,并分析控制参数对虚拟惯量控制的影响。研究结果表明:①对于常规虚拟惯量控制,锁相环控制带宽越小,频率跌落过程中光伏发电可提供支撑的功率越多;②对于低压直流电容动态的虚拟惯量控制,由于电压环中引入电网频率—低压侧直流电压(f-U_(PV))补偿环节,低压直流电压的改变不仅影响频率的暂态过程,还影响频率的稳态偏差;③对于高压直流电容动态的虚拟惯量控制,减小Boost变换器的电压环积分系数,减缓直流电压的动态过程,频率跌落过程中光伏发电可提供支撑的功率越多。 展开更多
关键词 双级光伏并网发电 频率调节 虚拟惯量控制 boost变换器 网侧逆变器
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双级式光伏发电主动参与电网频率调节 被引量:17
14
作者 李旭涛 贾祺 +1 位作者 项丽 田蓓 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2019年第12期100-110,共11页
为解决大规模光伏发电并网带来系统调频能力不足的问题,提出了双级式光伏发电有功功率-频率下垂控制和虚拟惯量控制,通过修改Boost变换器或网侧逆变器原有的控制结构来实现光伏发电主动参与电网频率调节。并分析虚拟惯性时间常数、锁相... 为解决大规模光伏发电并网带来系统调频能力不足的问题,提出了双级式光伏发电有功功率-频率下垂控制和虚拟惯量控制,通过修改Boost变换器或网侧逆变器原有的控制结构来实现光伏发电主动参与电网频率调节。并分析虚拟惯性时间常数、锁相环控制带宽对虚拟惯量控制的影响。基于光伏发电的有功功率-相位运动模型、同步发电机组的频率响应模型来分析光伏发电的虚拟惯量特性及其对系统频率动态特性的影响。仿真结果表明:Boost变换器和网侧逆变器均可按照设定的下垂曲线来控制光伏阵列增发或减少一定量的有功功率,抑制电网频率跌落或升高;虚拟惯性时间常数越大或锁相环控制带宽越小,光伏发电的虚拟惯量越大,频率动态过程中可提供支撑的功率越多。 展开更多
关键词 双级光伏发电 频率调节 下垂控制 虚拟惯量控制 boost变换器 网侧逆变器
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一种调整共模噪声源阻抗并优化EMI滤波器性能的方法 被引量:18
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作者 王培康 郑峰 +4 位作者 杨小瑜 张钰 王骏飞 乔彦鹏 彭根斋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第6期993-1000,共8页
提出一种调整变换器共模噪声源阻抗的方法。通过在对称式Boost变换器的耦合电感上加入平衡绕组,并在平衡绕组的末端加入平衡阻抗实现。对比不同噪声源阻抗下变换器的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)频谱,实验结果验证了该... 提出一种调整变换器共模噪声源阻抗的方法。通过在对称式Boost变换器的耦合电感上加入平衡绕组,并在平衡绕组的末端加入平衡阻抗实现。对比不同噪声源阻抗下变换器的电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)频谱,实验结果验证了该方法的有效性。文中所涉及的端口网络均采用散射参数(S参数)来描述,变换器的寄生电容通过有限元仿真得到。基于测得的S参数和寄生电容的仿真结果,建立平衡阻抗和EMI滤波器共模插入损耗之间的关系,并对平衡阻抗的取值进行预测。论文提出的方法可扩大噪声源端的阻抗失配,同时增大EMI滤波器的共模插入损耗。本方法的优势在于即使EMI滤波器的元件布局及其参数是固定,其性能仍可以通过调整平衡阻抗进行优化。因此,有效减少了传统EMI滤波器的重复设计过程,同时也避免了EMI滤波器的过设计问题。 展开更多
关键词 电磁干扰 对称式boost变换器 耦合电感 平衡绕组 共模噪声阻抗调整
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