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基于负载电流的自适应脉冲序列控制移相全桥变换器

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电机与控制学报 2023年第7期27卷 77-85页

作者：刘城陈正格王磊许建平西南交通大学电气工程学院四川成都611756

针对脉冲序列控制移相全桥DC-DC变换器输出电压纹波大、负载范围小的问题,提出了一种基于负载电流的自适应脉冲序列控制技术。在每一个开关周期,通过采样负载电流产生两组预设电流值,并由电压外环选择预设电流值,再由电感电流内环控制... 详细信息

针对脉冲序列控制移相全桥DC-DC变换器输出电压纹波大、负载范围小的问题,提出了一种基于负载电流的自适应脉冲序列控制技术。在每一个开关周期,通过采样负载电流产生两组预设电流值,并由电压外环选择预设电流值,再由电感电流内环控制有效占空比,实现对移相全桥DC-DC变换器的控制。分析了自适应脉冲序列控制移相全桥变换器的工作过程和控制原理,研究了不同负载时自适应脉冲序列控制移相全桥变换器的参数设计和输出电压特性。与传统脉冲序列控制和峰值电流控制相比,自适应脉冲序列控制优化了变换器的输出电压纹波,增大了负载范围,极大地提高了瞬态响应速度。最后,通过搭建额定输出电压电流为28 V/4 A的实验样机,验证所提出控制策略的可行性。

关键词：负载电流自适应脉冲序列控制电压纹波负载范围移相全桥变换器

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一种用耦合电感实现零电压零电流开关的移相全桥变换器

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电工技术学报 2016年第21期31卷 142-149页

作者：张强林维明徐玉珍福州大学电气工程与自动化学院福州350108

在高压大功率场合,通常用IGBT作为开关器件。由于其关断的电流拖尾现象,IGBT零电流关断能有效减小开关损耗。提出一种新型移相全桥零电压零电流开关(ZVZCS)方案,通过1个双绕组的耦合电感和2个二极管实现滞后臂开关管在宽负载范围的零电... 详细信息

在高压大功率场合,通常用IGBT作为开关器件。由于其关断的电流拖尾现象,IGBT零电流关断能有效减小开关损耗。提出一种新型移相全桥零电压零电流开关(ZVZCS)方案,通过1个双绕组的耦合电感和2个二极管实现滞后臂开关管在宽负载范围的零电流关断(ZCS)。所增加的二极管可以实现软开关,耦合电感的漏感并不会对增加的二极管产生附加的电压应力。为减小耦合电感的励磁电流对ZCS的影响,通过在所增加的2个二极管上各并联一个小电容,在不增大耦合电感尺寸的条件下增加复位电压的作用时间,保证滞后臂开关管的ZCS。在理论分析的基础上进行了计算机仿真,并设计了一台开关频率为68 k Hz、输出为100 V/10 A的样机进行实验验证。仿真和实验结果证明了所提方案的有效性。

关键词：零电压零电流开关移相全桥变换器耦合电感宽负载范围

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移相全桥变换器无源性控制研究

电气传动 2018年第8期48卷 37-40页

作者：苏威杨向宇赵世伟华南理工大学电力学院广东广州510006

介绍了移相全桥变换器的基本结构和工作原理,在分析变换器占空比丢失的基础上,建立变换器基本矩阵数学模型。为改进普通PID控制器的控制效果,将无源控制策略运用于变换器的电压控制。针对负载扰动,系统谐振程度未知,输出电压偏离参考值... 详细信息

介绍了移相全桥变换器的基本结构和工作原理,在分析变换器占空比丢失的基础上,建立变换器基本矩阵数学模型。为改进普通PID控制器的控制效果,将无源控制策略运用于变换器的电压控制。针对负载扰动,系统谐振程度未知,输出电压偏离参考值的问题,引入覆盖扰动量的鲁棒因子,使输出电压稳定性得到保证。仿真实验验证了带鲁棒因子的无源控制器能实现变换器输出电压稳定、动态响应迅速且鲁棒性好。证明了无源性控制策略运用于移相全桥变换器可行性与有效性。

关键词：移相全桥变换器数学模型无源性电压控制鲁棒因子

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移相全桥变换器的损耗分析与效率优化

移相全桥变换器的损耗分析与效率优化

作者：娄庆庆东南大学

学位级别：硕士

在大功率等级应用中,移相全桥变换器由于其电压应力小输出功率大获得了广泛应用,除了上述优点外移相控制的全桥变换器还具备损耗低、效率高、电磁干扰小等优点。但是移相全桥变换器也存在轻载下开关管难以实现ZVS(Zero Voltage Switch)... 详细信息

在大功率等级应用中,移相全桥变换器由于其电压应力小输出功率大获得了广泛应用,除了上述优点外移相控制的全桥变换器还具备损耗低、效率高、电磁干扰小等优点。但是移相全桥变换器也存在轻载下开关管难以实现ZVS(Zero Voltage Switch)的问题,导致移相全桥变换器在轻载下效率较低,而作为充电设备的移相全桥变换器大多数时间工作在轻载模式。目前提高移相全桥变换器轻载下效率的方法多集中在改变电路拓扑结构上,对通过改变移相全桥变换器控制方式提高轻载效率的研究还较少,因此研究通过改变控制方式提高变换器轻载效率的方法具有重要意义。论文首先介绍了硬开关技术和软开关技术,通过对比说明软开关技术的优势。分析了移相全桥变换器的基本工作原理,以及现有提高轻载效率的拓扑结构存在的缺点。然后对变换器功率开关管、变压器和输出整流电路等进行损耗建模,基于损耗模型对变换器的损耗进行详细分析。根据分析结果提出了一种通过改变轻载下死区时间和极轻载下开关频率的方法来提高变换器效率,基于样机的软硬件设计实现了效率优化策略。最后通过样机搭建与测试验证了所提出的损耗模型与效率优化方法的有效性。通过样机测试,对关键波形进行分析,并对变换器的实际损耗与模型理论结果进行对比验证,证明了损耗模型的准确性。效率测试结果显示：在输入直流电压为200～310V,输出电流为7-17A时,变换器在轻载下的效率由89.2%提升到91.3%,极轻载下的效率由88.3%提升到90.5%,满载效率94.3%,满足设计指标要求。本文的设计方案可以广泛地应用于移相全桥变换器。

关键词：移相全桥变换器损耗模型效率优化死区时间优化变频控制

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移相全桥变换器设计研究

移相全桥变换器设计研究

作者：颜灿哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着电力电子技术和控制理论的发展,电力电子产品得到了更为广泛的应用,移相全桥作为一种广泛应用于中高功率场景的电路,因为其结构简单、控制便利,且相比于一般的硬开关电路,移相全桥变换器中的主开关管可以实现软开关,降低了变换器损... 详细信息

随着电力电子技术和控制理论的发展,电力电子产品得到了更为广泛的应用,移相全桥作为一种广泛应用于中高功率场景的电路,因为其结构简单、控制便利,且相比于一般的硬开关电路,移相全桥变换器中的主开关管可以实现软开关,降低了变换器损耗,使之在众多功率变换场合脱颖而出。本文首先介绍了移相全桥变换器的拓扑结构,分析了其详细的工作模态,解决了移相全桥变换器面临的两个问题:第一是软开关范围受限问题,一方面移相全桥变换器的滞后桥臂相比超前桥臂来说更难实现软开关,另一方面在轻载条件下原边电流降低,谐振电感上能够储存的能量更少,主开关管更难满足软开关条件;第二是副边整流管上的寄生振荡问题,在换流阶段整流管上的寄生电容与变压器漏感、原边谐振电感发生谐振,产生寄生振荡和电压尖峰,影响电路的稳定性和效率。针对上述问题,本文通过合理设计电路参数实现了变换器的软开关,增加箝位二极管和CDD无源缓冲电路有效抑制了整流管上的寄生振荡。另外,为了降低变换器损耗,副边采用同步整流控制,对比分析了两种同步整流控制时序下的损耗,最终采用斜对角桥臂或逻辑控制时序来优化整流损耗。对高频变压器、谐振电感、输出滤波电感和输出滤波电容等电路参数进行计算,进行电路设计和芯片选型,设计出了符合要求的主电路和控制电路。在平均电流控制模式下,对移相全桥变换器进行小信号建模,得出移相全桥变换器的电压电流开环传递函数,通过分析Bode图,校正出合适的PI补偿网络,得到校正后的闭环控制系统,建立仿真模型验证了系统具有良好的稳定性和动态特性。最后搭建了移相全桥变换器的实验平台,实现了滞后桥臂的软开关,有效抑制了整流管上的寄生振荡,解决了上述问题,达到了设计指标。

关键词：移相全桥变换器同步整流吸收电路平均电流控制

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高性能移相全桥变换器的设计与实现

电子技术应用 2016年第4期42卷 127-131,134页

作者：史永胜李利余彬陕西科技大学理学院陕西西安710021 陕西科技大学电气与信息工程学院陕西西安710021

为提高移相全桥变换器在中大功率应用场合的总体性能,提出了采用倍流整流电路、饱和谐振电感、增加隔直电容和二极管钳位电路的方法来实现移相全桥变换器的小型化、高效化、高可靠等,并综合考虑各因素的相互影响,对主电路参数进行了详... 详细信息

为提高移相全桥变换器在中大功率应用场合的总体性能,提出了采用倍流整流电路、饱和谐振电感、增加隔直电容和二极管钳位电路的方法来实现移相全桥变换器的小型化、高效化、高可靠等,并综合考虑各因素的相互影响,对主电路参数进行了详细设计。研制了一台24 V/600 W,50 k Hz的样机,实验验证了其在20%及以上负载范围内能实现软开关,输出电压纹波低于0.5%,20%负载时效率达80%,60%及以上负载时效率达90%以上,证明了该设计方法的可行性。

关键词：移相全桥变换器高性能拓扑参数设计

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ZVS移相全桥变换器的优化设计与仿真

现代电子技术 2019年第13期42卷 161-164页

作者：于仲安葛庭宇何俊杰江西理工大学电气工程与自动化学院

针对传统的零电压(ZVS)、零电压零电流(ZVZCS)移相全桥变换器的各种缺陷以及实际参数选取困难的问题,采用一种改进型零电压移相全桥软开关变换器,即在原边钳位两个超快恢复二极管与一隔直电容来降低副边电路的寄生震荡以防止变压器进入... 详细信息

针对传统的零电压(ZVS)、零电压零电流(ZVZCS)移相全桥变换器的各种缺陷以及实际参数选取困难的问题,采用一种改进型零电压移相全桥软开关变换器,即在原边钳位两个超快恢复二极管与一隔直电容来降低副边电路的寄生震荡以防止变压器进入磁饱和,为进一步提高变换器的效率,副边采用全波整流。对所设计的电路进行细致的原理分析,给出若干关键值的优化计算过程,并以UC3875作为控制芯片,通过saber仿真验证理论分析的合理性,结果表明电路在实现软开关的同时也抑制了副边整流器件的电压应力,证明了所提优化方案的可靠性。

关键词：软开关变换器移相全桥变换器零电压开关电压应力全波整流优化计算

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基于DSP的移相全桥变换器的研究

电气传动 2007年第1期37卷 26-29页

作者：郝振宇王洪庆凌源钢铁集团公司型材厂天津电气传动设计研究所

研究了以全桥变换器作为主电路拓扑、以TMS320LF240x系列DSP作主控芯片、以移相控制方式作为控制方案的移相全桥软开关DC-DC变换器。由DSP发出移相控制信号并经芯片IR2110驱动放大,在移相驱动信号的控制下可以实现全桥变换器主功率开关... 详细信息

研究了以全桥变换器作为主电路拓扑、以TMS320LF240x系列DSP作主控芯片、以移相控制方式作为控制方案的移相全桥软开关DC-DC变换器。由DSP发出移相控制信号并经芯片IR2110驱动放大,在移相驱动信号的控制下可以实现全桥变换器主功率开关的ZVS。进行了系统软件和硬件的设计,并安装了实验样机,实验结果表明设计方案正确,软开关效果良好。

关键词：移相全桥变换器零电压切换(ZVS) TMS320LF240x

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一种宽范围零电压开关移相全桥变换器的研究

电气传动 2017年第12期47卷 44-47页

作者：陈桂涛郭辉孙强西安理工大学自动化与信息工程学院陕西西安710048

研究一种可实现宽范围零电压开关的移相全桥变换器,采用双变压器结构,可在宽负载范围内实现软开关。首先,详细分析了该电路工作过程;其次,讨论软开关实现条件、是否存在初级侧环流及无损钳位吸收等问题;最后,搭建了一台10 k W样机进行... 详细信息

研究一种可实现宽范围零电压开关的移相全桥变换器,采用双变压器结构,可在宽负载范围内实现软开关。首先,详细分析了该电路工作过程;其次,讨论软开关实现条件、是否存在初级侧环流及无损钳位吸收等问题;最后,搭建了一台10 k W样机进行实验研究。结果表明,该变换器具有软开关范围大、变压器初级侧无环流、次级侧电压尖峰被钳位于输出电压的优点,在高压大功率应用场合具有良好的应用前景。

关键词：零电压开关移相全桥变换器占空比丢失环流效率