BuckBoost型变换器电路结构及其演化

Buck-Boost型变换器电路结构及其演化作者：张灵改，陈道炼，ZHANGLing-gai，CHENDao-lian作者单位：福州大学,福建,福州,350108刊名：电力电子技术英文刊名：POWERELECTRONICS年，卷(期)：2009，43(4)被引用次数：0次参考文献(3条)1.MinchaoHuang.WeixunLinNovelCurrentModeBi-directionalHigh-frequencyLinkDC/ACConverterforUPS19982.SHKwonNovelTopologiesofACChoppers1996(04)3.DaolianChertNovelCurrent-ModeAC/ACConvenerswithHigh-FrequencyACLink相似文献(10条)1.期刊论文陈阿莲.何湘宁.吴洪洋.赵荣祥基于基本单元串-并(并-串)思想生成多电平变换器拓扑的方法-电工技术学报2004,19(2)提出多电平变换器基本构成单元的概念,并从这一概念出发,提出了基于基本构成单元串-并(并-串)思想生成多电平变换器拓扑的方法.以此方法得到的大量多电平变换器拓扑,不仅涵盖了已有的三类基本多电平电路拓扑,而且得到一些新的拓扑结构,从而将多电平变换器拓扑统一在基本构成单元的概念之内.为了验证所得到拓扑的正确性,分别以串-并(并-串)的两个拓扑为例,进行了仿真和实验验证.这一概念也为多电平变换器新拓扑的生成提供了指导原则.2.学位论文马运东直流变换器的三电平拓扑及其控制2003直流变换器的三电平拓扑变换是一种通过增加开关管的数量来降低变换器中每只开关管电压应力的方法.应用这种方法,可以拓宽各种直流变换器的应用范围,使之应用于输入电压或(和)输出电压更高的场合.该文首先归纳了文献中提到的几种三电平直流变换器,从中总结出了一种三电平拓扑的基本变换方法,应用这种基本方法及其改进方法得到了其它一些直流变换器的三电平拓扑.分析表明,由于单管直流变换器结构的不对称性,无法使用基本变换方法对其进行三电平拓扑变换.对基本方法进行改进,提出了适合6种单管直流变换器的三电平拓扑变换方法,成功地得到了其三电平拓扑,开关管的电压应力降为原来的一半;经过对这些三电平拓扑控制策略的深入研究,详细论述了交错开关方式可以最大幅度地减小电感的电流脉动,从而可以在电流脉动要求相同的情况下减小电感的设计值.传统的推挽直流变换器存在一些问题,诸如:开关管电压应力高、很难实现软开关、变压器容易出现偏磁现象等.应用三电平拓扑的基本变换方法,经过对该拓扑结构的特殊变换,得到了推挽三电平直流变换器的拓扑,其开关管的电压应力为输入电压,与传统推挽直流变换器相比,电压应力降低了一半.在对其控制策略的研究中,找出了可以实现软开关的方案;同时提出了超前管和滞后管的概念,根据滞后管实现软开关的方式,将变换器的软开关方式分为两类:零电压开关方式和零电压零电流开关方式.这两种方式均可以解决传统推挽直流变换器存在的偏磁问题.全桥直流变换器由于结构上的优势在中大功率的开关电源中应用较多.应用三电平拓扑变换的基本方法,直接得到了全桥三电平直流变换器的拓扑结构,使其开关管的电压应力降到输入电压的一半,进一步拓宽了全桥直流变换器的应用范围.全桥三电平直流变换器由于开关管较多,蕴含多种开关方式.如何选出最佳开关方式是变换器可靠、高效工作的关键.该章提出了最佳开关方式的筛选条件,并依此筛选出了一种最佳开关方式,该方式可以达到功率传递最大、电感电流脉动最小、开关管实现零电压开关等三个目标.为了消除整流二极管反向恢复引起的电压尖峰,提出了改进措施,增加了箝位二极管,并进行了实验验证.研究结果表明,该文提出的三电平拓扑变换方案合理,针对各种三电平拓扑寻找到的控制策略可以解决变换器存在的某些问题或使变换器表现出更突出的优势:例如针对单管直流变换器三电平拓扑的控制策略可以减小电感的设计值,针对推挽直流变换器三电平拓扑的控制策略可以实现开关管的软开关、解决变压器偏磁问题等,针对全桥直流变换器三电平拓扑的控制策略可以减小电感的设计值、实现开关管的软开关等.3.会议论文何湘宁.陈阿莲.吴洪洋基于基本单元串-并(并-串)思想生成多电平变换器拓扑2002本文提出了多电平变换器基本构成单元的概念,并从这一概念出发,提出了基于基本构成单元串-并(并-串)思想生成多电平变换器拓扑的方法.以此方法得到的大量多电平变换器拓扑,不仅涵盖了已有的三种基本多电平电路拓扑,而且得到一些新的拓扑结构,从而将多电平变换器拓扑统一在基本构成单元的概念之内.这一概念也为多电平变换器新拓扑的生成提供了指导原则.4.学位论文肖华锋基于电流源型半桥拓扑的双向直流变换器技术研究2007本文研究适合于飞机高压直流电源系统用的28V/270V软开关双向DC-DC变换器技术。在总结国内外双向DC-DC变换器研究的基础上指出目前的技术无法满足飞机270V高压直流供电系统用双向DC-DC变换器的要求，需要寻找新的电路拓扑、软开关技术和控制策略。论文首先进行了基于电流源型半桥拓扑的双向DC-DC变换器可行性研究，通过合理设计电感值使电流始终工作在有正有负的状态，可以实现所有开关管的零电压开通(ZVS)。提出了一端稳压一端稳流控制策略，可以实现双向DC-DC变换器能量流动方向的自由切换，具有优良的稳态和动态特性。通过在电流源型半桥变换器的变压器副边加入有源谐振支路可以实现主开关管的零电流关断(ZCS)和脉冲宽度调制(PWM)控制。对电流源型半桥变换器的主开关采用不对称控制同样可以实现主开关管的ZCS关断和PWM控制。主功率器件采用逆阻型IGBT是一种新的尝试，可以消除普通IGBT反并二极管的反向恢复问题，并有效抑制谐振电流峰值。在电流源型半桥变换器的变压器原边加入有源钳位支路可以钳位开关管的关断电压尖峰，并可以实现所有开关管ZVS开通，同时也为主开关管占空比小于0.5时提供了电流流通通路。论文最后提出一种新型双向DC-DC变换器。主电路拓扑为电流源型半桥-电压源型半桥的完全对偶对称的组合拓扑。提出对两个半桥产生的电压相位进行相移控制和对电流源型半桥开关管实行PWM控制的组合式控制策略，可以实现所有开关管的ZVS，并且能保持在电池电压波动时变压器两端电压匹配。对相移角φ和占空比d的解耦控制简化了控制电路。成功研制了1.5kW、28V/270V、100kHz双向DC-DC变换器样机，样机最高效率达到96.9％，最低效率超过89.5％。具有优良的稳态和动态性能。5.期刊论文陈阿莲.何湘宁.胡磊.CHENA-lian.HEXiang-ning.HULei组合型多电平变换器拓扑的研究-中国电机工程学报2006,26(14)提出了以减少多电平变换器中箝位器件的数量为目的的拓扑生成原则,并基于该原则,研究了适用于中压场合的2类新型多电平拓扑.其中一类是通过组合传统的二极管箝位型或飞跨电容型拓扑与两电平桥臂得到的组合型拓扑;另一类是飞跨电容型拓扑的新型组合策略,它考虑了开关管数量和电容电压平衡之间的折衷.这2类新型拓扑都能以较少的器件输出较多的电平数,因此提高了系统可靠性,降低了成本.但是这2类拓扑的缺点是,某些器件需要承受大于1倍的单个电平电压,所以它们更适合于中压高性能的应用场合.仿真和实验结果验证了新型拓扑的有效性.6.学位论文洪峰双降压式半桥逆变器及输出并联型组合变换器研究2008研究了双降压式半桥逆变器及以双降压式半桥逆变器为代表的输出并联组合变换器。输出并联组合变换器采用两个基本单向直-直变换器在输出侧并联得到，可四象限运行，为逆变和交流电压变换提供了一条高效简洁的新途径。全文主要内容如下：对采用两个基本直-直变换器构建组合逆变器的一般方式、指导原则和工作原理进行了系统的归纳、总结和引申；提出了参照双降压式半桥逆变器思想构建的输出并联组合逆变器各拓扑；对其中的代表电路：双升压式半桥逆变器、双升降式半桥逆变器和输出并联反激逆变器进行了分析和验证；并将本文输出并联组合逆变器的特点和应用场合同输出串联组合逆变器进行了比较。双降压式半桥逆变器作为一种高效可靠的逆变拓扑，是输出并联组合逆变器的代表和源起。本文对其运行方式、损耗分析、参数设计、控制方案、建模分析、应用拓展等各方面进行了详细研究；双降压式半桥逆变器的深入研究对分析输出并联组合变换器其它拓扑具有借鉴和指导作用。传统多电平变换器均采用桥式电路为基本拓扑，采用以双降压式半桥逆变器为代表的输出并联组合拓扑构建或演化得到的多电平逆变器，具有无桥臂直通、可靠性高、高效、电路相对简洁等特点。本文提出了构建多电平双降压半桥逆变器的一般方法；在此基础上提出了多种多电平双降压半桥逆变器拓扑；对它们的特点和应用场合进行了分析和综合比较；多电平技术的引入也是对双降压式半桥逆变器本身的改进和在高压场合应用的拓展。输出并联组合变换器包含多个磁件。本文研究了用于输出并联组合变换器的磁集成技术：提出了几种磁集成输出并联组合逆变器拓扑并进行了分析比较；指出了电感直接耦合可能带来的环流问题和解决方法；讨论了如何采用耦合电感解决三电平双降压式半桥逆变器的换流问题并简化其电路。输出并联组合变换器的磁集成技术研究散见于本文各章。本文最后研究了输出并联组合变换器在交流电压变换场合的应用：系统提出了输出并联组合方式构建的各种非隔离型和隔离型交流斩波器拓扑；研究了它们的工作方式和电路特点；给出了仿真或实验验证；并将本文输出并联交流斩波器同输出串联构建交流斩波器进行了比较。7.期刊论文杨宝峰.吴振军.刘永和.李耀华.YangBaofeng.WuZhenjun.LiuYonghe.LiYaohua一种新型并联三电平注入式电流型变换器拓扑-电工技术学报2009,24(5)提出了一种三相并联型自换相三电平注入式电流型交直流变换器拓扑结构,给出了开关控制方案和进行了工作原理分析,该拓扑结构的电路完全满足多电平谐波注入原理的要求.基于PSCAD/EMTDC软件环境进行了仿真,验证了文中提出拓扑和控制方案的可行性.新型三电平注入式电流型变换器结构方便拓展到多电平,与现有的并联多电平电流型变换器拓扑结构相比,处于开通状态的注入电路开关平均分配直流输出电流,降低了对注入支路开关器件的电流容量的要求和开关通断时的电流变化率,为主桥开关提供了可靠的零电流开关条件,省去了设计制造大容量多抽头电抗器的不便.8.学位论文韩金刚基于不对称结构的新型多电平变换器研究2007多电平变换器由于输出波形畸变小、dv/dt小和系统的EMI小等特点成为当前研究的热点，而且越来越广泛的应用于大功率电机驱动和交直流电力传输等方面。但是目前的多电平变换器都存在一定的缺点，尤其当输出电平数增加时，系统拓扑结构和控制复杂性显著增加，降低了系统的可靠性。本文主要研究了组合式不对称多电平变换器和组合式不对称混合级联型多电平变换器的拓扑构成方法和调制策略。本文研究了组合式不对称多电平拓扑生成方法，即采用不同的多电平基本单元拓扑，组合成不对称多电平变换器(AMC)。在此基础上生成了几种新的拓扑结构。本文根据组成多电平变换器基本单元的拓扑相同与否，把多电平变换器分成两类，定义如下：当基本单元用相同的多电平基本单元拓扑时，组合而成的电路称为对称多电平变换器(SMC)。当基本单元采用不同的多电平基本单元拓扑时，组合而成的电路称为不对称多电平变换器(AMC)。经研究．AMC拓扑发现，这种逆变电路的显著优点就是在保持输出有效电平数的同时，能够减少开关元器件的数量。通过和其他多电平电路的比较，也证明了这个结论的正确性。本文重点研究了一个不对称四电平变换器和一个新型不对称六电平变换器，通过试验验证拓扑的正确性。本文研究了组合式不对称混合级联型多电平变换器拓扑的生成方法，在此基础上提出了几种新型拓扑，重点研究了不对称同构混合级联型多电平变换器和不对称异构混合级联型多电平变换器。组合式不对称混合级联型多电平变换器拓扑的生成方法可以分为两种：同构组合(AMC-AMC)以及异构组合(AMC-SMC