一种单向隔离型谐振开关电容变换器 被引量：1

1

作者 刘妍 杨晓峰 +2 位作者 谭海霞 郑琼林 五十岚征辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第15期4668-4681,4717,共15页

作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组... 作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组成,避免了二次侧二极管振荡的产生,可实现所有开关器件的零电压软开关(ZVS)。该文在分析UI-RSCC拓扑的基础上,研究了其输入直流电容的电压均衡机制,提出了相应的输出电压控制策略及其软开关条件。结果表明,UI-RSCC可实现输入直流电容电压的自动均衡,降低了开关器件的电压应力;通过复用部分开关,减少了所需的开关器件数量;使用电容滤波即可实现所有开关器件的软开关,且无需额外的钳位电路。最后,通过仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 直流变换器 谐振开关电容变换器 自动均压 软开关 电压应力

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谐振开关电容变换器的潜电路特性 被引量：13

2

作者 丘东元 涂文娟 +1 位作者 张波 黎剑源 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1505-1510,共6页

潜电路是一种潜伏在系统中的路径或状态,仅在特定的条件下产生,使系统出现非期望的功能.本文以一个降压式谐振开关电容变换器为例,详细分析了潜电路出现时变换器的工作过程,利用电路能量守恒定理推导出变换器的潜电路特性以及潜电路发... 潜电路是一种潜伏在系统中的路径或状态,仅在特定的条件下产生,使系统出现非期望的功能.本文以一个降压式谐振开关电容变换器为例,详细分析了潜电路出现时变换器的工作过程,利用电路能量守恒定理推导出变换器的潜电路特性以及潜电路发生条件.得到潜电路出现后,变换器的输出电压不再保持恒定,而是与电路参数、运行条件等密切相关,呈现出非预期特性的结论,并用实验结果加以证实. 展开更多

关键词 潜电路 谐振开关电容变换器 降压

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基于图论的n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析技术 被引量：7

3

作者 涂文娟 丘东元 +1 位作者 张波 黎剑源 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期271-277,共7页

高阶升压式谐振开关电容变换器的升压阶数增加,拓扑变得更加复杂,其潜在路径隐蔽性更强,因而需要研究一种系统的分析方法.为此本文基于图论提出一种n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析方法,文中给出了该图论分析法的原理和步骤,并以... 高阶升压式谐振开关电容变换器的升压阶数增加,拓扑变得更加复杂,其潜在路径隐蔽性更强,因而需要研究一种系统的分析方法.为此本文基于图论提出一种n阶升压式谐振开关电容变换器潜电路分析方法,文中给出了该图论分析法的原理和步骤,并以3阶升压式谐振开关电容变换器为例进行了仿真和实验证明.研究结果表明,该方法简单易行,是一种可供推广的电力电子变换器的潜电路分析方法,为预先发现和消除高阶升压式谐振开关电容变换器中的安全隐患提供了理论依据. 展开更多

关键词 谐振开关电容变换器 n阶 升压 潜电路 图论

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谐振开关电容变换器中潜电路现象的研究 被引量：25

4

作者 丘东元 张波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2005年第21期34-40,共7页

潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性。该文在降压式谐振开关电容变换器中发现潜电路现象,其特点是在控制策略完全不变的情况下,仅由电路扰动就会导致潜电路现象发生。文中从理论上... 潜电路是潜伏在系统中的一种通路或状态,它在一定条件下出现并导致系统产生非预想到的特性。该文在降压式谐振开关电容变换器中发现潜电路现象,其特点是在控制策略完全不变的情况下,仅由电路扰动就会导致潜电路现象发生。文中从理论上分析了产生该潜电路现象的原因,证明了它是一种在过去研究中未曾观察到的新现象,推导得出了潜电路的发生条件及相应的变换器运行特性,并基于潜电路的回路特征,提出消除潜电路的相关措施,并将这一结果推广到其它类型的谐振开关电容变换器。实验结果证实了这一发现和理论分析结果。 展开更多

关键词 电力电子 潜电路 谐振开关电容变换器 拓扑 可靠性

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一种谐振开关电容变换器的再分析与改进 被引量：9

5

作者 夏守行 张佐理 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第4期126-132,共7页

针对一种常见的谐振降压式开关电容直流变换器,使用近似取值方法进行再分析,简化了以往理论分析结果,并指出该电路存在的一些问题。由此提出了一种恒流充电谐振放电工作方式的新式改进电路,在该电路工作的任意时间内,导通的开关器件总... 针对一种常见的谐振降压式开关电容直流变换器,使用近似取值方法进行再分析,简化了以往理论分析结果,并指出该电路存在的一些问题。由此提出了一种恒流充电谐振放电工作方式的新式改进电路,在该电路工作的任意时间内,导通的开关器件总处于有电流状态,避免了开关器件的导通电流在时间上分布过于集中,因而降低了电路峰值电流,提高了变换效率。通过推导,得出新改进电路的输出电压、变换效率及谐振平均电流的数学表达式,最后进行了实验验证。理论与实验均表明,新改进电路能在较大范围内进行近似线性的调频方式调压,为高效率谐振式开关电容直流变换器的设计提供了理论依据。 展开更多

关键词 谐振开关电容变换器 近似取值 恒流 线性调压 变换效率 平均电流

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升压式谐振开关电容变换器中潜电路的一般规律 被引量：2

6

作者 涂文娟 丘东元 张波 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第4期102-107,共6页

相对于降压式谐振开关电容变换器,升压式谐振开关电容变换器构成方式不同,潜电路发生条件也有较大区别。本文根据其构成特点与运行规律,应用图论法获取变换器中的潜在路径,详细讨论了n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路工作特性,推导... 相对于降压式谐振开关电容变换器,升压式谐振开关电容变换器构成方式不同,潜电路发生条件也有较大区别。本文根据其构成特点与运行规律,应用图论法获取变换器中的潜在路径,详细讨论了n阶升压式谐振开关电容变换器的潜电路工作特性,推导出变换器发生潜电路时的输出电压特性以及潜电路发生条件,归纳其出现潜电路的一般规律,从而为避免潜电路的出现,使之正常工作提供了理论依据。研究结果表明,在负载、开关频率和开关电容等参数相同的情况下,若n阶变换器工作在正常状态下,则其低阶(n-1,n-2,…,2)变换器必然工作在正常状态下。最后,实验结果证实了结论的正确性。 展开更多

关键词 潜电路分析 谐振开关电容变换器 升压 n阶

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谐振开关电容变换器磁集成电感设计 被引量：5

7

作者 李紫薇 吴学智 +3 位作者 王静 祁静静 荆龙 续文政 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第24期6230-6238,共9页

谐振开关电容变换器(SCC)因可实现零电流开关、减小开关损耗和提高功率密度而广泛应用于数据中心、电动汽车等高功率密度和增益比场合,电感元件作为其重要组成部分是影响变换器提高性能的关键因素。为解决变换器前后级谐振电流不等而导... 谐振开关电容变换器(SCC)因可实现零电流开关、减小开关损耗和提高功率密度而广泛应用于数据中心、电动汽车等高功率密度和增益比场合,电感元件作为其重要组成部分是影响变换器提高性能的关键因素。为解决变换器前后级谐振电流不等而导致的解耦困难问题,该文设计一种中柱不开气隙的解耦磁集成电感。在研究电路工作原理的基础上,通过对偶分析法分析并与耦合磁集成相比得出,中柱不开气隙的解耦磁集成方法电感耦合度更高、且能够实现两级解耦。变换器谐振参数不对称会导致前后级谐振周期不一致,该文采用完全对称绕组以降低绕组对磁性参数的影响,保证多个电感参数的一致性。最后制作实验样机,验证了所设计的谐振SCC磁集成电感的合理性和有效性。 展开更多

关键词 耦合电感 解耦磁集成 完全对称绕组 谐振开关电容变换器

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一种基于SiC器件的谐振开关电容变换器 被引量：9

8

作者 温飘 杨晓峰 +3 位作者 闫成章 郑琼林 五十岚征辉 高久拓 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2020年第24期8111-8122,共12页

提出一种谐振开关电容变换器(resonant switched capacitor converter,RSCC)拓扑,并分别采用碳化硅混合绝缘栅双极型晶体管(hybrid SiC insulated gate bipolar transistor,HSiC-IGBT)和碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal-o... 提出一种谐振开关电容变换器(resonant switched capacitor converter,RSCC)拓扑,并分别采用碳化硅混合绝缘栅双极型晶体管(hybrid SiC insulated gate bipolar transistor,HSiC-IGBT)和碳化硅金属氧化物半导体场效应晶体管(SiC metal-oxide-semiconductor field-effect transistor,SiC-MOSFET)功率模块。RSCC采用模块化结构,减小开关器件电压应力,并利用谐振机理实现软开关动作,有效抑制开关电压和电流尖峰。为优化变换器输出电压,采用移相控制。首先分析RSCC的拓扑和工作原理,在此基础上开展对变换器数学模型及稳态输出特性的研究,对比HSiC-IGBT和SiC-MOSFET器件参数对变换器输出特性的影响,并通过仿真和实验对所提出的RSCC及控制策略进行验证。实验结果表明,移相控制显著改善了电容电压不均衡现象。 展开更多

关键词 谐振开关电容变换器 SiC功率模块 软开关 移相控制

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谐振开关电容变换器中硬开通问题 被引量：5

9

作者 王淼 杨晓峰 郑琼林 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第A01期154-162,共9页

谐振开关电容变换器(RSCC)凭借高功率密度和高效率的性能得以被广泛研究。理想情况下其谐振电流从零开始缓慢增大,使开关器件实现了零电流开通,但由于变换器的寄生参数影响,谐振电流不可避免地会产生电流尖峰或电流阶跃等硬开通问题,增... 谐振开关电容变换器(RSCC)凭借高功率密度和高效率的性能得以被广泛研究。理想情况下其谐振电流从零开始缓慢增大,使开关器件实现了零电流开通,但由于变换器的寄生参数影响,谐振电流不可避免地会产生电流尖峰或电流阶跃等硬开通问题,增加了RSCC开通损耗,并影响其安全运行。为解决上述问题,在建立数学模型的基础上,分析RSCC硬开通与脉冲调制、寄生参数之间的关系,并提出相应的解决方案。最后,搭建仿真模型和实验平台对上述理论和解决方案进行验证,实验结果表明提出的方案能够有效解决硬开通问题,进而提高了变换器的效率和安全性。 展开更多

关键词 谐振开关电容变换器 硬开通 效率 安全性 寄生参数

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基于移相控制的谐振开关电容变换器占空比优化策略 被引量：3

10

作者 闫成章 杨晓峰 +3 位作者 刘妍 温飘 郑琼林 陈骞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第S02期676-687,共12页

谐振开关电容变换器(RSCC)通常采用移相控制调节输出电压,但该方法易增大谐振电流峰值,影响RSCC效率。为此,该文提出一种基于移相控制的占空比优化策略,通过改变占空比实现零电压软开关,降低开关损耗。首先在RSCC移相控制调压原理分析... 谐振开关电容变换器(RSCC)通常采用移相控制调节输出电压,但该方法易增大谐振电流峰值,影响RSCC效率。为此,该文提出一种基于移相控制的占空比优化策略,通过改变占空比实现零电压软开关,降低开关损耗。首先在RSCC移相控制调压原理分析基础上,采用状态轨迹法研究其软开关下的电压比范围;然后建立RSCC通用电压比模型,通过分析占空比对RSCC谐振特性影响规律,进而提出RSCC的占空比优化策略;最后通过实验结果表明,与传统移相控制相比,该文所提占空比优化策略可有效改善RSCC的软开关电压比范围,提高整机效率。 展开更多

关键词 谐振开关电容变换器 移相控制 状态轨迹 软开关 占空比优化 效率

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考虑寄生电感的谐振开关电容变换器电压尖峰抑制 被引量：7

11

作者 刘妍 杨晓峰 +3 位作者 闫成章 陈骞 温飘 五十岚征辉 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第12期2627-2639,共13页

基于碳化硅(SiC)器件的谐振开关电容变换器(RSCC)因其软开关特性,适用于高频、高功率密度的场合。但是较高的工作频率使其对线路寄生参数较敏感,易造成开关器件的电压尖峰问题。通过分析RSCC叠层母排模型,该文建立含有寄生电感的等效电... 基于碳化硅(SiC)器件的谐振开关电容变换器(RSCC)因其软开关特性,适用于高频、高功率密度的场合。但是较高的工作频率使其对线路寄生参数较敏感,易造成开关器件的电压尖峰问题。通过分析RSCC叠层母排模型,该文建立含有寄生电感的等效电路,研究寄生电感对电路运行模态的影响,并推导开关器件电压峰值与寄生电感之间的关系。在此基础上,提出优化叠层母排结构和吸收电容的电压尖峰抑制方案,仿真及实验结果验证了该文电压尖峰抑制方案的有效性和可行性。 展开更多

关键词 谐振开关电容变换器 叠层母排 寄生电感 电压尖峰抑制

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一种基于多谐振开关槽与Buck-Boost电路的准并联变换器 被引量：1

12

作者 戴瑞然 马运东 +1 位作者 王鹏 王鹏飞 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第18期5768-5785,共18页

谐振开关电容变换器具有效率高、体积小、质量轻和易集成等优点,是中间母线变换器的理想拓扑,然而其不足之处在于电压比固定以及软开关特性易受谐振参数容差的影响。该文针对这两个问题,将多谐振开关槽式变换器与四开关Buck-Boost变换... 谐振开关电容变换器具有效率高、体积小、质量轻和易集成等优点,是中间母线变换器的理想拓扑,然而其不足之处在于电压比固定以及软开关特性易受谐振参数容差的影响。该文针对这两个问题,将多谐振开关槽式变换器与四开关Buck-Boost变换器进行结合,提出一种基于准并联架构的中间母线变换器,详细分析变换器的工作原理与电压增益特性。通过推导电流时域表达式详细分析谐振参数容差对变换器的影响,并给出参数设计的方法。该文研究一种合适的控制方式,完成环路补偿设计,实现输出电压的闭环控制。通过仿真和实验对上述理论和解决方案进行验证。 展开更多

关键词 中间母线变换器 谐振开关电容变换器 多谐振开关槽式变换器 准并联架构

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电力电子变换器广义连接矩阵及其潜电路判别 被引量：7

13

作者 屈莉莉 张波 +1 位作者 丘东元 涂文娟 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第12期70-77,共8页

对电力电子变换器拓扑结构认识的局限性,导致实际运行中会出现非设计要求的工作模态或潜在电路,它们附加在正常工作模态中,使变换器特性异常。为探明所有可能潜在电路,提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,由此给出电力... 对电力电子变换器拓扑结构认识的局限性,导致实际运行中会出现非设计要求的工作模态或潜在电路,它们附加在正常工作模态中,使变换器特性异常。为探明所有可能潜在电路,提出了适用于电力电子变换器拓扑分析的广义连接矩阵,由此给出电力电子变换器潜在电路的一般判据,得到一种新的电力电子变换器潜在电路的分析方法。本文具体以三阶DC/DC升压式和1/3降压式两种谐振开关电容变换器为例,对电力电子变换器广义连接矩阵识别潜电路判据的可靠性进行了验证,实验结果验证了所提出的方法是正确和有效的。 展开更多

关键词 电力电子 广义连接矩阵 有向图 谐振开关电容变换器 潜电路

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