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临界电流模式图腾柱无桥功率因数校正换相谐振抑制

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电工技术学报 2024年第12期39卷 3816-3826页

作者：黄帆任小永陈乾宏李梦睿王生东南京航空航天大学自动化学院南京211106 洛阳隆盛科技有限责任公司洛阳471000 中国电子科技集团第五十五研究所南京210096

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电... 详细信息

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电压因此会存在高频振荡。电感电流振荡会加剧输入电流畸变程度,而母线电压上的高频尖峰由于振荡频率高,后级DC-DC变换器难以抑制而传递至负载,导致敏感负载无法正常工作。该文分析线性开关在主动栅极电路中抑制振荡的工作原理,基于线性开关的特性提出三电平驱动方式来抑制图腾柱无桥PFC换相谐振,降低输入电流总谐波畸变率(THD)的同时实现对直流母线的高频尖峰的抑制,在2kW满载工况下,将输入电流THD降低1%,母线电压尖峰高频分量峰值由2.83V减小至0.01 V以下。实验结果表明,该文所提出的三电平驱动方式可以有效抑制临界电流模式图腾柱无桥PFC的换相谐振。

关键词：图腾柱无桥功率因数校正(PFC) 换相谐振线性开关三电平驱动母线电压尖峰抑制

基于GaN的开关线性复合高速随动脉冲负载直流变换器

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电工技术学报 2024年第6期39卷 1818-1829页

作者：樊靖轩施佳楠徐子梁任小永陈乾宏南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016

有源相控阵雷达发射机收发组件工作在高频脉冲负载模式,这对其供电电源的负载动态性能提出了很高要求。该文针对高速负载切换的二次DC-DC电源,提出开关线性复合并联结构的脉冲负载变换器及其相应的控制策略。基于器件级环路建模的方法... 详细信息

有源相控阵雷达发射机收发组件工作在高频脉冲负载模式,这对其供电电源的负载动态性能提出了很高要求。该文针对高速负载切换的二次DC-DC电源,提出开关线性复合并联结构的脉冲负载变换器及其相应的控制策略。基于器件级环路建模的方法有效提升了线性稳压电路的环路带宽,使其进行快速功率跟踪,并设计基于GaN的低阻抗交错并联Buck变换器,使其以较快的速度高效地提供主要脉冲功率。针对重复频率50 kHz、峰值功率120 W的高频模拟雷达脉冲负载,该文搭建脉冲电流上升下降时间50 ns以内的脉冲电源原理样机,输出电压跌落小于5%。实验结果表明所提方法能够有效改善脉冲电源的动态性能。

关键词：脉冲电源相控阵雷达氮化镓动态响应

非晶共模扼流圈的一种宽频精确建模方法及应用

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中国电机工程学报 2024年

作者：郭梦妍王勇朱会强满明远惠琦陈乾宏任小永南京航空航天大学自动化学院西安空间无线电技术研究所

非晶磁芯的共模扼流圈由于具有高饱和磁密、高磁导率等特点，广泛用于各类开关电源中实现电磁干扰(EMI)抑制。与铁氧体共模扼流圈不同的是，非晶共模扼流圈磁导率的频率依赖性更强，精确建模更加困难。针对非晶共模扼流圈的共模通路，... 详细信息

非晶磁芯的共模扼流圈由于具有高饱和磁密、高磁导率等特点，广泛用于各类开关电源中实现电磁干扰(EMI)抑制。与铁氧体共模扼流圈不同的是，非晶共模扼流圈磁导率的频率依赖性更强，精确建模更加困难。针对非晶共模扼流圈的共模通路，论文基于导纳分析提出了一种基本RLC谐振电路附加3个并联RL分支的高阶模型，并在此基础上建立了包含共/差模参数的非晶共模扼流圈的全电路宽频模型。论文给出了特征点阻抗计算结合数值拟合的模型参数获取方法，仿真与测试结果验证了模型在100k～100MHz的宽频范围内具有很高的准确度，其中共模阻抗误差小于1dB。最后，将模型应用于推挽变换器的EMI预测，减小了EMI滤波器共模插入损耗在100k～10MHz的仿真误差，测试与仿真的共模频谱在150k～30MHz内具有较好的一致性，表明了高阶模型的有效性。

关键词：共模扼流圈非晶电磁干扰开关电源共模噪声

基于高压SiC MOSFET模块桥式电路串扰抑制

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电力电子技术 2024年第3期58卷 68-70,92页

作者：郑志豪任小永黄帆南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室江苏南京210016

碳化硅(SiC)器件开关速度快,在高压条件下串扰现象明显,串扰尖峰容易引起桥臂直通,损坏器件。此处基于桥式电路,考虑了SiC寄生参数的影响,分析了桥臂串扰现象的原因。提出了一种有源箝位的电路,可以有效抑制桥臂串扰尖峰,并且可以减小... 详细信息

碳化硅(SiC)器件开关速度快,在高压条件下串扰现象明显,串扰尖峰容易引起桥臂直通,损坏器件。此处基于桥式电路,考虑了SiC寄生参数的影响,分析了桥臂串扰现象的原因。提出了一种有源箝位的电路,可以有效抑制桥臂串扰尖峰,并且可以减小驱动电阻,减小开关损耗。此处搭建了桥式电路实验平台,通过实验验证了该方案的有效性。在相同电阻条件下可以减小62%串扰尖峰。

关键词：碳化硅器件串扰抑制桥式电路

便携式充电CRM图腾柱功率因数校正过零检测延迟与交错相位误差补偿控制

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电工技术学报 2022年第1期37卷 12-23页

作者：王生东李浩然顾占彪张之梁任小永南京航空航天大学自动化学院南京211106 安徽大学电气工程与自动化学院合肥230039 中国电子科技集团公司第十三研究所石家庄050051

图腾柱功率因数校正(PFC)被广泛应用于电动汽车充电机以提高充电效率。该文提出考虑零电压开通(ZVS)裕度和轻载频率限制的全范围ZVS控制模型,全电压范围内实现完全ZVS开通。分析了电流过零检测(ZCD)延迟对输入电流总谐波畸变率(THD)的影... 详细信息

图腾柱功率因数校正(PFC)被广泛应用于电动汽车充电机以提高充电效率。该文提出考虑零电压开通(ZVS)裕度和轻载频率限制的全范围ZVS控制模型,全电压范围内实现完全ZVS开通。分析了电流过零检测(ZCD)延迟对输入电流总谐波畸变率(THD)的影响,提出基于在线时间计算模型的ZCD延迟补偿方法,满载电流THD降低1.4%。针对两相交错相位误差,提出考虑开关周期变化量的相位误差补偿方法,提高交错精度,满载THD进一步降低0.5%。最后,搭建了一台3kW便携式充电机,验证所提控制策略的有效性,充电机前级图腾柱PFC最高效率为98.8%,整机最高充电效率为96.6%,满载THD为2.4%,相比补偿前降低1.9%。

关键词：便携式充电临界电流模式图腾柱功率因数校正电流过零检测交错并联

基于谐振网络优化的双向LLC-DCX多模块并联系统均流优化研究

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电工技术学报 2023年第10期38卷 2720-2730,2756页

作者：李加明任小永周治成张之梁陈乾宏南京航空航天大学自动化学院南京211106 南京晨光集团有限责任公司南京210006

近年来,双向LLC-DCX在电源系统中得到了越来越广泛的应用。为应对系统功率等级的提升,多模块并联成为实现系统扩容的重要方法。然而,均流性能是LLC谐振变换器并联系统的设计难点,各模块微小的谐振参数差异即可引起较大的电流不均衡。该... 详细信息

近年来,双向LLC-DCX在电源系统中得到了越来越广泛的应用。为应对系统功率等级的提升,多模块并联成为实现系统扩容的重要方法。然而,均流性能是LLC谐振变换器并联系统的设计难点,各模块微小的谐振参数差异即可引起较大的电流不均衡。该文根据双向LLC谐振变换器的增益特性,定量分析双向LLC-DCX的并联特性,提出一种通过优化谐振网络参数提升并联均流性能的方法。最后,搭建一套三模块双向LLC-DCX并联系统样机,实验结果验证了所提方法的可行性和有效性。

关键词：双向LLC-DCX 多模块并联系统谐振网络优化并联均流

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航空Vienna整流器缺相控制方法

电工技术学报 2023年第20期38卷 5560-5571页

作者：徐子梁任小永吴玲燕陈乾宏郝振洋南京航空航天大学江苏省新能源发电与电能变换重点实验室南京210016

Vienna整流器因其高功率密度、高可靠性等优点,适用于多电飞机的交流供电系统。航空电网对可靠性有很高的要求,需要考虑电网不平衡甚至缺相故障的情况。当电网出现三相不平衡情况时,需要采取合适的控制方法消除电网负序分量对整流器输... 详细信息

Vienna整流器因其高功率密度、高可靠性等优点,适用于多电飞机的交流供电系统。航空电网对可靠性有很高的要求,需要考虑电网不平衡甚至缺相故障的情况。当电网出现三相不平衡情况时,需要采取合适的控制方法消除电网负序分量对整流器输入输出性能的影响。而当电网出现缺相故障时,常规的三相控制方法失效,整流器通常需要停机保护,但降低了供电系统的可靠性。为了使整流器在电网缺相故障下维持输出功能,该文通过分析缺相状态下Vienna整流器的工作模态,提出一种单相空间矢量脉宽调制方法,并设计相应的控制环路,使得Vienna整流器在缺相状态下能够维持稳定的直流输出,并同时给出一种缺相判断方法。通过仿真和实验验证了所提Vienna整流器缺相控制方法的有效性。

关键词： Vienna整流器电网不平衡单相空间矢量脉宽调制缺相控制

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推挽变换器共模EMI噪声的预测与抑制

电源学报 2023年

作者：吴岳哲郑成君杜子凯马奎安任小永陈乾宏南京航空航天大学自动化学院西安空间无线电技术研究所

作为一种典型的隔离拓扑，推挽变换器因变压器双向磁化且输入不存在桥臂直通的风险，在高可靠性场合得到广泛应用。随着变换器的工作频率的提高，其共模干扰的影响凸显。因此，变换器的共模噪声建模分析对其和电磁兼容优化设计有重要的... 详细信息

作为一种典型的隔离拓扑，推挽变换器因变压器双向磁化且输入不存在桥臂直通的风险，在高可靠性场合得到广泛应用。随着变换器的工作频率的提高，其共模干扰的影响凸显。因此，变换器的共模噪声建模分析对其和电磁兼容优化设计有重要的理论和应用价值。针对原、副边均带有中心抽头的四绕组变压器，本文建立了其两电容寄生参数模型，并在此模型的基础上，建立了推挽变换器的频域共模噪声模型，通过对共模噪声源和共模噪声的传导路径的分析，实现了对共模噪声预测。为提升模型实用性，论文针对简化后的变压器模型，讨论了变压器寄生电容参数的提取方法，并提出了基于平衡电容的共模噪声抑制方法。实验验证了所建共模噪声模型的准确性以及共模噪声抑制方法的有效性。

关键词：推挽变换器共模噪声变压器模型共模噪声抑制

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中心抽头变压器中并联绕组的均流设计

中国电机工程学报 2009年第9期29卷 112-117页

作者：旷建军阮新波任小永南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且... 详细信息

针对带中心抽头变压器在低压大电流场合应用时,并联绕组的布置方法对均流效果以及损耗的影响进行了研究。由于中心抽头变压器副边两个绕组是分时工作的,其并联绕组设计不同于单副边绕组变压器,不仅在并联绕组中存在电流不均分问题,而且邻近效应会在不工作绕组内产生涡流损耗。基于一维绕组模型和单副边绕组变压器并联绕组的均流方法,推导得到中心抽头变压器并联绕组的布置方法。该方法中参与工作的绕组的相对位置和单副边绕组一致,从而可使电流在并联绕组中均分,同时可减小不工作绕组由于邻近效应产生的涡流损耗。通过有限元分析和实验验证了该方法的正确性和有效性。

关键词：平面变压器并联绕组中心抽头变压器绕组布置绕组损耗