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一种低电压应力高升压比DC/DC变换器的研究

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电力电子技术 2023年第1期57卷 118-120页

作者：曾怡达李齐鹤姚琴贾钦贵西南交通大学电气工程学院四川成都610031

随着“碳中和”、“碳达峰”日益受到关注,可再生能源发电并网技术得到迅速发展。高升压比DC/DC变换器作为新能源发电技术中的关键环节,受到了广泛的研究与应用。在Buck-Boost与Boost变换器级联的基础上,引入改进的电压举升技术,通过二... 详细信息

随着“碳中和”、“碳达峰”日益受到关注,可再生能源发电并网技术得到迅速发展。高升压比DC/DC变换器作为新能源发电技术中的关键环节,受到了广泛的研究与应用。在Buck-Boost与Boost变换器级联的基础上,引入改进的电压举升技术,通过二者的组合变形,设计出新型的低电压应力高升压比DC/DC变换器。通过对提出的变换器进行工作原理分析以及各器件的应力计算,并与传统的Boost变换器、Buck-Boost与Boost级联变换器、改进型电压举升Boost变换器的升压比、开关管应力以及电容应力比较,对比可得此变换器具有升压比高,开关管、二极管和电容电压应力低等优点。可有效提升变换器的功率密度,降低开关管及二极管功率损耗,提升效率。最后通过采用SiC器件搭建一台实验样机,验证了理论分析的正确性。

关键词：变换器高升压比低电压应力

一种基于Class Φ2电路的低电压应力6.78MHz高频逆变系统研究

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一种基于Class Φ2电路的低电压应力6.78MHz高频逆变系统研究

作者：王郁慧哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

现代电力电子设备追求更紧凑的结构、更低的成本和更高的性能，高频化是目前研究的主要趋势之一。高频功率变换器中的高频逆变器以其暂态响应快、储能要求低、功率密度高、工作效率高等优点广泛应用于等离子体生成、航天器推进、无线电... 详细信息

现代电力电子设备追求更紧凑的结构、更低的成本和更高的性能，高频化是目前研究的主要趋势之一。高频功率变换器中的高频逆变器以其暂态响应快、储能要求低、功率密度高、工作效率高等优点广泛应用于等离子体生成、航天器推进、无线电能传输、医学磁共振成像等领域。但在传统的高频逆变拓扑中，开关管两端的电压通常为输入电压的数倍，这限制了系统的功率等级，制约了开关器件的选取，极大影响了整机系统的效率及成本。　　本文提出了一种基于ClassΦ2电路的低电压应力6.78MHz高频逆变系统，低电压应力特性允许系统使用性能更好的开关器件，实现高效率逆变系统。本文结合ClassΦ2电路的工作模态，推导电路实现最优工作特性的条件;将低电压应力逆变电路在高频下等效为基于T网络的推挽电路，并分析电路原理及工作模态，完成了系统拓扑结构的理论分析。　　针对最优工作特性条件，根据T网络结构，将电路中的奇次谐波和偶次谐波解耦分析，降低参数设计的复杂度，采用将频域分析和时域分析相结合的方法，最终获得了低电压应力逆变电路参数设计策略，该设计方案具备负载独立性，保证了在宽负载范围内系统的软开关特性及恒压输出特性。当系统工作频率偏离额定工作频率时，进一步设计了系统的宽带运行方案。基于上述研究内容，设计了6.78MHz下低电压应力高频逆变电路及相位切换阻抗调制网络的参数，仿真结果与理论分析相吻合，证明了理论分析的可行性。　　最终，本课题设计并搭建了6.78MHz低电压应力高频逆变系统，基于参数设计，系统在额定全功率条件下实现零电压软开关，开关管两端的电压降低至输入电压的1.16倍，效率高达92.85%，能够在最优工作特性下高效稳定地工作。与传统全谐振高频逆变器相比，开关管电压应力降低了67.7%~51.7%。当负载发生变化时，系统能够维持软开关特性，并具有恒压输出特性，实现了负载独立运行;当开关管工作频率变化时，系统仍然能够实现软开关。系统实现了宽带宽负载范围的低电压应力高效运行。

关键词：高频逆变器低电压应力高频逆变系统 ClassΦ2电路零电压软开关

低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器

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电气传动 2023年第7期53卷 7-12页

作者：程诗伟赵世伟华南理工大学电力学院广东广州510641

为应对日益增长的高增益DC-DC转换的需求,如新能源并网、电动汽车应用、航空航天等,利用磁耦合技术设计三绕组耦合电感,结合开关电容结构,提出一种低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器,其具备电压增益高、元器件电压应力低、多... 详细信息

为应对日益增长的高增益DC-DC转换的需求,如新能源并网、电动汽车应用、航空航天等,利用磁耦合技术设计三绕组耦合电感,结合开关电容结构,提出一种低电压应力三绕组耦合电感高增益DC-DC变换器,其具备电压增益高、元器件电压应力低、多个二极管均具有软开关特性的优点。对该变换器进行模态分析,推导了电压增益公式,获得了各器件的电压和平均电流应力。最后设计了一款120 W的实验样机,实现了386/23.8 V DC-DC的电压转换,验证了理论分析和变换器的可行性。

关键词：高增益变换器 DC-DC变换器三绕组耦合电感低电压应力

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具有低电压应力的新型开关电容七电平逆变器

中国电机工程学报 2021年第13期41卷 4628-4635页

作者：叶远茂陈仕铠华特科广东工业大学自动化学院广东省广州市510006

针对现有多电平逆变器结构复杂以及功率器件电压应力高的问题,提出一种新型的开关电容七电平逆变拓扑。该拓扑由单个直流电源、12个开关管和2个电容器组成。通过切换开关管状态使得电源与电容分时串并联运行,可以实现三倍升压增益的七... 详细信息

针对现有多电平逆变器结构复杂以及功率器件电压应力高的问题,提出一种新型的开关电容七电平逆变拓扑。该拓扑由单个直流电源、12个开关管和2个电容器组成。通过切换开关管状态使得电源与电容分时串并联运行,可以实现三倍升压增益的七电平输出。所提逆变器无需使用逆变H桥便可实现正负电平输出,使得器件的总电压应力较小。此外,文中采用简单的全桥式开关电容电路和半桥式逆变电路结构,并结合载波层叠调制策略对电容电压纹波和损耗进行详细分析。还通过与其他类似拓扑进行性能比较后,证明该拓扑的优势。最后,实验验证该拓扑的可行性和理论分析的正确性。

关键词：多电平逆变器开关电容低电压应力脉宽调制

基于新型箝位电路的低电压应力零电流开关半桥PWM变换器

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中国电机工程学报 2008年第24期28卷 25-30页

作者：秦岭张航王亚芳谢少军南通大学电气工程学院江苏省南通市226607 南京航空航天大学自动化学院江苏省南京市210016

提出一种基于新颖箝位支路的零电流开关半桥PWM变换器。与传统的不对称半桥变换器相比,该变换器在变压器的副边电路中增加了一条由辅助开关管与谐振电容串联组成的辅助支路。该变换器不仅能在整个负载范围内实现主开关管和辅助开关管的... 详细信息

提出一种基于新颖箝位支路的零电流开关半桥PWM变换器。与传统的不对称半桥变换器相比,该变换器在变压器的副边电路中增加了一条由辅助开关管与谐振电容串联组成的辅助支路。该变换器不仅能在整个负载范围内实现主开关管和辅助开关管的零电流开关以及所有二极管的零电压开关;而且通过无源箝位支路,消除了辅助开关管和整流二极管的电压尖峰;采用对称控制,因此变压器不存在电流偏磁,且主开关管的电压应力相等。详细分析箝位支路的工作原理和变换器的工作特性,并给出实现软开关的条件,实验结果验证了该变换器的可行性。

关键词：半桥变换器低电压应力零电流开关箝位支路

一种改进型低电压应力耦合电感高增益Boost变换器

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电机与控制学报 2020年第10期24卷 69-76页

作者：皇金锋谢锋罗全明陕西理工大学电气工程学院陕西汉中723001 陕西省工业自动化重点实验室陕西汉中723001 重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室重庆400044

为了解决耦合电感Boost变换器电压增益低、功率开关管两端电压尖峰高以及输出二极管电压应力大等问题,提出一种改进型低电压应力耦合电感高增益Boost变换器。该变换器通过引入倍压单元,不仅能够吸收漏感能量,抑制开关管两端的电压尖峰,... 详细信息

为了解决耦合电感Boost变换器电压增益低、功率开关管两端电压尖峰高以及输出二极管电压应力大等问题,提出一种改进型低电压应力耦合电感高增益Boost变换器。该变换器通过引入倍压单元,不仅能够吸收漏感能量,抑制开关管两端的电压尖峰,而且能将耦合电感二次侧交流电压整流为直流电压,从而降低输出二极管的电压应力。通过合理设计漏感,可解决二极管的反向恢复问题,并实现所有二极管的零电流关断,从而提高了变换器的工作效率。该电路拓扑中所有功率器件的电压应力均低于输出电压,可选取低耐压、低寄生参数的功率器件。最后搭建了额定功率100 W的实验样机,实测变换器的最大效率达到90. 3%,实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词： Boost变换器耦合电感倍压单元高增益零电流关断低电压应力

具有宽负载范围和低电压应力的三态反激PFC变换器

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电工技术学报 2015年第3期30卷 123-130页

作者：张斐许建平阎铁生董政西南交通大学电气工程学院成都610031

提出一种具有宽负载范围和低电压应力的三态反激功率因数校正(PFC)变换器拓扑。通过续流功率开关管和二极管,使该变换器工作于伪连续导电模式(PCCM),拓宽了传统不连续导电模式(DCM)反激PFC变换器的带载能力,并有效地降低了传统DCM反激PF... 详细信息

提出一种具有宽负载范围和低电压应力的三态反激功率因数校正(PFC)变换器拓扑。通过续流功率开关管和二极管,使该变换器工作于伪连续导电模式(PCCM),拓宽了传统不连续导电模式(DCM)反激PFC变换器的带载能力,并有效地降低了传统DCM反激PFC变换器中功率开关管所承受的电压应力。通过对电路工作模态及其稳态特性的分析可知,该变换器不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、负载范围宽等优点。最后,通过实验结果验证了该变换器的优越性。

关键词：反激变换器伪连续导电模式功率因数校正三态宽负载范围低电压应力

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新型低电压应力的电容自均衡七电平逆变器

电机与控制学报 2020年第3期24卷 97-105页

作者：刘俊峰祝祥开曾君华南理工大学自动化科学与工程学院广州510641 华南理工大学电力学院广州510641

针对传统多电平逆变器存在的功率器件电压应力高以及电容电压平衡困难的问题,提出一种七电平逆变器拓扑。采用同相层叠脉宽调制策略,研究了开关电容技术与传统多电平逆变器结构的结合,实现七电平电压输出。所提七电平逆变器后端不使用... 详细信息

针对传统多电平逆变器存在的功率器件电压应力高以及电容电压平衡困难的问题,提出一种七电平逆变器拓扑。采用同相层叠脉宽调制策略,研究了开关电容技术与传统多电平逆变器结构的结合,实现七电平电压输出。所提七电平逆变器后端不使用全桥结构得到负电平,开关器件的电压应力小;电容电压能实现自均衡,无需使用传感器检测电容电压,避免了复杂的控制策略和额外的控制回路;可以工作在不同调制因数下;可通过级联来实现更多的输出电平。讨论了逆变器的工作原理、调制策略以及器件电压应力,设计了仿真与实验样机对理论分析结果进行了验证。

关键词：多电平逆变器开关电容电压自均衡低电压应力脉宽调制

一种低电压应力和电感电流纹波的准Z源逆变器调制策略

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湖南电力 2023年第6期43卷 45-53页

作者：易文静罗超逵罗朝旭程谆湖南工业大学电气与信息工程学院湖南株洲412007 贵州电网有限责任公司凯里供电局贵州凯里556099 湖南铁道职业技术学院湖南株洲412001

准Z源逆变器相较于传统Z源逆变器有着结构简单、输入电流连续等优点,但基于简单升压控制的准Z源逆变器,存在功率器件电压应力大、准Z源网络电容电压大及电感电流纹波高的不足。选取简单升压控制中三相正弦调制信号最大值和最小值的平均... 详细信息

准Z源逆变器相较于传统Z源逆变器有着结构简单、输入电流连续等优点,但基于简单升压控制的准Z源逆变器,存在功率器件电压应力大、准Z源网络电容电压大及电感电流纹波高的不足。选取简单升压控制中三相正弦调制信号最大值和最小值的平均值为均值信号,在三相正弦调制波中注入均值信号并用于准Z源逆变器的调制策略,这种调制策略能有效降低功率器件和电容的电压应力以及电感电流纹波。利用MATLAB/Simulink仿真和RT-LAB实验平台对这两种调制策略应用在准Z源逆变器上的综合性能进行对比,在理论研究基础上验证了所提调制策略的可行性和优越性。

关键词：准Z源逆变器脉冲宽度调制低电压应力电感电流纹波