基于能量模型的临界导通模式Boost变换器软开关方法

1

作者 王议锋 杨绍琪 +2 位作者 马小勇 陶珑 王忠杰 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第10期3049-3059,共11页

在变换器高频化发展的趋势中,功率器件的软开关实现对变换效率的影响更加突出。无辅助电路的临界导通工作模式下,Boost变换器主开关管在特定增益下无法实现软开关。为此,该文提出一种能量模型及相应的软开关实现方法。首先,建立死区前... 在变换器高频化发展的趋势中,功率器件的软开关实现对变换效率的影响更加突出。无辅助电路的临界导通工作模式下,Boost变换器主开关管在特定增益下无法实现软开关。为此,该文提出一种能量模型及相应的软开关实现方法。首先,建立死区前后储能元件能量变化的数学模型。然后,结合死区起止时刻的能量平衡方程,研究软开关无法实现的电路机理。在此基础上,考虑开关管输出电容非线性特征,提出软开关实现方法,避免了复杂谐振过程的时域精确建模,提高软开关实现的准确性。最后,搭建500W实验样机进行实验,结果表明,相较于对谐振过程建模的传统时域模型,所提方法将实际开通电压降低47%,使峰值变换效率提升0.4%,进而验证了其有效性。 展开更多

关键词 BOOST变换器 临界导通模式 能量模型 软开关 开关管输出电容

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基于改进恒导通时间控制的临界连续导通模式Boost功率因数校正变换器 被引量：15

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作者 周玉婷 吴羽 +2 位作者 任小永 陈乾宏 张之梁 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第20期4329-4338,共10页

为改善临界连续导通模式(BCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器输入电流总谐波畸变率(THD),该文提出一种改进恒导通时间(COT)控制,分析改进COT控制对输入电流THD和变换器效率的影响;通过改进电流过零检测(ZCD)电路实现电感电流过零信号的... 为改善临界连续导通模式(BCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器输入电流总谐波畸变率(THD),该文提出一种改进恒导通时间(COT)控制,分析改进COT控制对输入电流THD和变换器效率的影响;通过改进电流过零检测(ZCD)电路实现电感电流过零信号的提前检测,补偿信号传播延时的影响,缩短甚至消除反向谐振过程,改善输入电流THD的同时不增加控制的复杂度。最后,该文搭建一台160W BCM Boost PFC变换器实验样机,验证所提改进COT控制的可行性和有效性。 展开更多

关键词 恒导通时间控制 无谐振 电流过零检测 临界连续模式 功率因数校正

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基于高频交流升降压原理的双有源桥双向变换器 被引量：7

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作者 阚加荣 吴云亚 +4 位作者 谢少军 汤雨 薛迎成 姚志垒 张斌锋 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第6期1797-1807,共11页

为实现更优化的器件电流应力、更广范围内实现软开关,针对双有源桥双向变换器,该文提出一种基于高频交流升降压的统一多变量控制策略。提出一种多变量求解的方法,并给出相应的计算流程和相关的控制框图。给出变压器变比和电感值的设计方... 为实现更优化的器件电流应力、更广范围内实现软开关,针对双有源桥双向变换器,该文提出一种基于高频交流升降压的统一多变量控制策略。提出一种多变量求解的方法,并给出相应的计算流程和相关的控制框图。给出变压器变比和电感值的设计方法,并分析器件的电流应力。从器件电流应力、对控制变量潜力的挖掘程度和软开关范围3个方面,比较基于高频交流升降压控制策略与双移相控制策略控制下的双有源桥双向变换器的性能。实验结果验证了所提控制方法优良。 展开更多

关键词 双有源桥 双向变换器 高频交流升降压 电流临界连续 电流断续 电流应力 多变量求解

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一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路工作特性研究 被引量：19

4

作者 邓卫华 张波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第7期36-40,共5页

该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上,该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路,在对PFC变换器及DC/DC变换器的临界条件进行了数学解析后,得出了电路工作状态的... 该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上,该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路,在对PFC变换器及DC/DC变换器的临界条件进行了数学解析后,得出了电路工作状态的精确解并提出了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时,有效地控制了储能电容的电压值,降低了开关应力,提高了电路的稳定性。同时文章还分析了单级PFC电路中的电流畸变特性,得出PFC电路的功率因数表达式。最后实验验证了该文数学推导的正确性和控制策略的实用性。 展开更多

关键词 单级功率因数校正电路 临界工作模式 工作特性 控制芯片 变换器

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基于反激变换器的高功率因数LED驱动电源设计 被引量：23

5

作者 沈霞 王洪诚 +2 位作者 蒋林 许瑾 方玮 《电力自动化设备》 EI CSCD 北大核心 2011年第6期140-143,共4页

针对传统的发光二极管(LED)驱动电源功率因数不高的问题,在需要隔离的场合选择反激电路作为主电路拓扑实现功率因数校正(PFC)和LED电流的控制。通过对反激电路的分析,证明了工作在临界连续模式下的反激电路可以实现PFC。该电源是采用反... 针对传统的发光二极管(LED)驱动电源功率因数不高的问题,在需要隔离的场合选择反激电路作为主电路拓扑实现功率因数校正(PFC)和LED电流的控制。通过对反激电路的分析,证明了工作在临界连续模式下的反激电路可以实现PFC。该电源是采用反激电路为主电路的单级PFC电路,能同时实现PFC和LED电流控制,相对2级功率因数校正电路,所用器件少,损耗低,在输入、输出需要隔离的场合是很好的选择。通过调试和实验测试证明了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 功率因数校正 LED驱动电源 反激变换器 临界连续模式

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基于SEPIC变换器的高功率因数LED照明电源设计 被引量：25

6

作者 沈霞 王洪诚 许瑾 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第1期41-46,共6页

针对LED驱动电源功率因数低的问题,依据LED照明电源的特点,选择SEPIC电路作为主电路拓扑实现功率因数校正(PFC)和LED电流控制。传统的SEPIC电路用于功率因数校正时都工作在断续模式下,通过对SEPIC电路的分析,证明了临界连续模式下SEPIC... 针对LED驱动电源功率因数低的问题,依据LED照明电源的特点,选择SEPIC电路作为主电路拓扑实现功率因数校正(PFC)和LED电流控制。传统的SEPIC电路用于功率因数校正时都工作在断续模式下,通过对SEPIC电路的分析,证明了临界连续模式下SEPIC电路也可以实现PFC,并推导出输入输出电压比和功率因数关系的公式,得出当输入输出电压比很小时,功率因数值很高。该电源用单级电路同时实现功率因数校正和LED电流控制,相对两级功率因数校正电路,所用器件少,损耗低,尺寸小,尤其适合空间狭小的照明电源电路。通过实验证明理论分析的正确性。 展开更多

关键词 半导体照明 功率因数校正 SEPIC变换器 临界连续模式

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宽功率范围内采用电流临界连续状态＋恒频控制的光伏微逆变器 被引量：4

7

作者 阚加荣 吴云亚 +2 位作者 谢少军 汤雨 吴冬春 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2017年第12期3926-3933,共8页

小功率微逆变器常工作于电流断续状态(discontinuous conduction mode,DCM),为提高效率,可将其设计工作于电流临界连续状态(boundary conduction mode,BCM),但需付出变频控制、过高的驱动损耗和开关损耗的代价。为克服上述问题,提出一... 小功率微逆变器常工作于电流断续状态(discontinuous conduction mode,DCM),为提高效率,可将其设计工作于电流临界连续状态(boundary conduction mode,BCM),但需付出变频控制、过高的驱动损耗和开关损耗的代价。为克服上述问题,提出一种在宽功率范围内实现BCM的类谐振桥式微逆变器,引入可变电感作为能量缓冲器件,提出一种感值可扩展的方案,保证尽可能大的功率范围运行在BCM。提出一种BCM+DCM混合运行的控制策略,既保证了精度,又保证了动态特性。分析了所提方案在各方面的优势。350W实验样机验证了所提微逆变器性能优良。 展开更多

关键词 桥式微逆变器 可变电感 感值扩展 电流临界连续模式 电流断续模式

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基于临界导电模式的BOOST PFC电路开关特性分析与研究 被引量：3

8

作者 林国庆 陈云辉 《电工电能新技术》 CSCD 北大核心 2008年第3期68-71,共4页

该文基于对临界导电模式BOOST-PFC电路开关管开关特性的分析,提出了一种解决开关管容性开通损耗的新型方案。利用PFC控制芯片的固有输出延迟时间和合理选择谐振参数,使开关管获得零电压或最低电压的开通条件,减少了开关管开通损耗,同时... 该文基于对临界导电模式BOOST-PFC电路开关管开关特性的分析,提出了一种解决开关管容性开通损耗的新型方案。利用PFC控制芯片的固有输出延迟时间和合理选择谐振参数,使开关管获得零电压或最低电压的开通条件,减少了开关管开通损耗,同时由于外接谐振电容,进一步改善了开关管的关断条件,提高了电路的工作效率。分析了BCM-BOOST-PFC电路的开关损耗以及在不同输入电压情况下开关管获得零电压或最低电压的开通条件,给出了电路参数的设计方法。实验结果验证了所提出的方案是可行的。 展开更多

关键词 临界导电模式 BOOST变换器 功率因数校正 软开关

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单相PFC变换器功率因数的数字分析方法 被引量：4

9

作者 姚玮 吕征宇 +1 位作者 陈申 史杨宇 《电源学报》 2012年第1期18-21,共4页

以临界导通模式(BCM)Boost PFC变换器为研究对象,分析了输入电流的过零畸变现象,并得到了输入电流时域模型以及该模型下功率因数的数字分析方法。制作了一台200W的PFC样机。实验结果显示,基于此数字化功率因数分析方法计算出来的结果和... 以临界导通模式(BCM)Boost PFC变换器为研究对象,分析了输入电流的过零畸变现象,并得到了输入电流时域模型以及该模型下功率因数的数字分析方法。制作了一台200W的PFC样机。实验结果显示,基于此数字化功率因数分析方法计算出来的结果和利用功率分析仪测出来的功率因数的相对误差在1%以内。 展开更多

关键词 单相PFC变换器 功率因数数字分析 临界导通模式 过零畸变

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非耦合开关电容Cuk DC-DC变换器 被引量：1

10

作者 严百平 陈治明 刘健 《西安理工大学学报》 CAS 1998年第3期236-241,共6页

提出了一种非耦合开关电容ＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器（ＳＣＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器）。与普通ＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器相比，该变换器的输入输出电感可工作在非耦合状态。分析表明，即使开关工作在较大的导通比，该电路不需变压器也可实现... 提出了一种非耦合开关电容ＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器（ＳＣＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器）。与普通ＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器相比，该变换器的输入输出电感可工作在非耦合状态。分析表明，即使开关工作在较大的导通比，该电路不需变压器也可实现大的输入输出电压比；当输入电感工作在ＤＣＭ，输出电感工作在ＣＣＭ时，该变换器可等效为一个Ｂｏｏｓｔ变换器和一个Ｂｕｃｋ变换器级联；开关电容网络的阶数即为普通ＣｕｋＤＣ－ＤＣ变换器中变压器的匝比。实验结果证实了文中的理论分析。 展开更多

关键词 变换器 边界条件 导通模式 电压变化 开关电容

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基于临界Buck-Boost的新型单级交直变换器 被引量：5

11

作者 谢运祥 胡嘉威 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第1期59-67,共9页

针对现有可高压输入单级交直变换器功率因数校正单元磁性器件数量偏多的问题,本文提出了一种基于临界Buck-Boost和LLC谐振电路的单级交直变换器,所提变换器在实现功率因数校正(PFC,power factor correction)的基础上,既保留了LLC谐振电... 针对现有可高压输入单级交直变换器功率因数校正单元磁性器件数量偏多的问题,本文提出了一种基于临界Buck-Boost和LLC谐振电路的单级交直变换器,所提变换器在实现功率因数校正(PFC,power factor correction)的基础上,既保留了LLC谐振电路软开关的优良特性,又实现了开关管和Buck-Boost电感的磁集成。本文在详细分析所提变换器工作原理的基础上搭建了一台100 W的样机。其中,样机额定工作状态下功率因数(PF,power factor)值为0.974、总谐波失真(THD,total harmonic distortion)为17%、效率为90.6%,所得结果验证了所提变换器的优良特性。 展开更多

关键词 单级 临界 BUCK-BOOST 电感电感电容(LLC) 磁集成

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基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器 被引量：7

12

作者 管乐诗 王懿杰 +2 位作者 王卫 张相军 徐殿国 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2016年第11期41-50,共10页

提出一种基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器,由于其通过输入分压与LLC谐振电路的两个开关管各形成一个临界模式的Boost电路,实现了开关管的集成,降低了系统成本。同时Boost电路工作在临界模式,实现了功率因数校正作用... 提出一种基于临界模式Boost电路与LLC谐振电路的单级交直变换器,由于其通过输入分压与LLC谐振电路的两个开关管各形成一个临界模式的Boost电路,实现了开关管的集成,降低了系统成本。同时Boost电路工作在临界模式,实现了功率因数校正作用,开关管的集成并没有改变LLC半桥谐振电路的软开关特性,降低了变换器中开关元件的损耗,在一定程度上提高了变换器效率。通过一100 W实验样机的实验验证可知,系统满载时功率因数高达0.975,总谐波失真(THD)为21.5%并满足IEC 63000—3—2的标准,效率为90.8%。 展开更多

关键词 单级 交直变换器 临界模式 LLC

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MOSFET反向恢复特性对临界导通模式图腾柱Boost PFC的影响 被引量：6

13

作者 赵臣凯 吴新科 《机电工程》 CAS 北大核心 2018年第9期981-985,共5页

针对传统的临界导通模式计算方法没有考虑反向恢复,导致图腾柱Boost PFC实验结果与计算不符的问题,将线性拟合的方法应用到反向恢复的预测中。开展了考虑反向恢复的临界导通模式图腾柱Boost PFC的模态分析,建立了电感电流正向峰值和负... 针对传统的临界导通模式计算方法没有考虑反向恢复,导致图腾柱Boost PFC实验结果与计算不符的问题,将线性拟合的方法应用到反向恢复的预测中。开展了考虑反向恢复的临界导通模式图腾柱Boost PFC的模态分析,建立了电感电流正向峰值和负向电荷之间的关系,提出了线性拟合实验测量结果从而预测反向恢复的方法;在600 W临界导通模式图腾柱Boost PFC上,对预测反向恢复的方法进行了评价,进行了反向恢复对PFC影响的试验。研究结果表明:该方法能精确计算临界导通模式图腾柱Boost PFC的反向恢复,验证了反向恢复会显著增加电感电流,减小开关频率,并有助于拓展零电压开通范围。 展开更多

关键词 图腾柱Boost PFC 临界导通模式 反向恢复

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