變換器范文10篇

1電路分析

電路圖如圖1所示。在穩態工作條件下，為了簡化分析，假設所有開關器件都是理想的；漏感Lr遠小于勵磁電感Lm；L2為變壓器副邊等效電感；電路工作在CCM模式。

電路共有4個工作模式，工作過程如圖2所示。

——模式1[t0－t1]在S1和S2開通后的t0時刻，輸入直流電壓Uin作用于Lr和Lm上，D1和D2關斷，漏感電流iLr線性上升，則有

iLr(t)=iLr(t0)＋[Uin/Lr+Lm](t－t0)（1）

D1和D2承受反壓為Uin，而D3承受反壓為Uo＋(N2/N1)Uin，iL2=0，由濾波電容C向負載供電。

摘要：提出了一種新穎的零電流零電壓開關（ZCZVS）PWM全橋變換器，通過增加一個輔助電路的方法實現了變換器的軟開關。與以往的ZCZVSPWM全橋變換器相比，所提出的新穎變換器具有電路結構簡單、整機效率高以及電流環自適應調整等優點，這使得它特別適合高壓大功率的應用場合。詳細分析了該變換器的工作原理及電路設計，并在一臺功率為4kW，工作頻率為80kHz的通信用開關電源裝置上得到了實驗驗證。

關鍵詞：全橋變換器；零電壓開關；零電流開關；軟開關；脈寬調制

引言

移相全橋零電壓PWM軟開關（PSFBZVS）變換器與移相全橋零電壓零電流PWM軟開關（PSFBZVZCS）變換器是目前國內外電源界研究的熱門課題，并已得到了廣泛的應用。在中小功率的場合，功率器件一般選用MOSFET，這是因為MOSFET的開關速度快，可以提高開關頻率，采用ZVS方式，就可將開關損耗減小到較為理想的程度[1]。而在高壓大功率的場合，IGBT更為合適。但IGBT的最大的缺點是具有較大的開關損耗，尤其是由于IGBT的“拖尾電流”特性，使得它即使工作在零電壓情況下，關斷損耗仍然較大，要想在ZVS方式下減少關斷損耗，則必須加大IGBT的并聯電容。然而由于輕載時ZVS很難實現（滯后臂的ZVS更難實現），因此ZVS方案對于IGBT來說并不理想。若采用常規的移相全橋軟開關變換器，其優點是顯而易見的，即功率開關器件電壓、電流額定值小，功率變壓器利用率高等，但是它們卻也存在著各種各樣的缺點：有的難以適用于大功率場合；有的要求很小的漏感；有的電路較為復雜且成本很高[2][3][4][5][6]。

本文提出了一種新穎的ZVZCSPWM全橋變換器，它能有效地改進以往所提出的ZVZCSPWM全橋變換器的不足。這種變換器是在常規零電壓PWM全橋變換器的次級增加了一個輔助電路，此輔助電路的優點在于沒有有損元件和有源開關，且結構簡單。次級整流二極管的電壓應力與傳統PWM全橋變換器相等，而ZCS具有最小的環路電流值。電流環能夠根據負載的變化情況自動進行調整，從而保證了負載在較大范圍內變化時變換器同樣具有較高的效率。

1工作原理

摘要：以半可控整流器橋路(HCRB)為基礎的STIL02浪涌電流限制器克服了NTC熱敏電阻在熱態重啟時浪涌限流功能變差以及熱態功耗較大的缺點，因而是一款優質高效的新型浪涌電流限制器。文中介紹了STIL02臨界模式PFC升壓預調整器中的應用，同時給出了其應用電路。

關鍵詞：浪涌電流；限流器件；STIL02；PFC應用

在脫線變換器啟動期間，因對大容量電容器充電會產生一個大電流。這個大電流比系統正常電流大幾倍乃至幾十倍(即所謂浪涌電流)，而這可能使AC線路的電壓降落，從而影響連接在同一AC線路上的所有設備的運行，有時會燒斷保險絲和整流二極管等元件。因此，必須對其加以限制。

限制浪涌電流的最簡單方法是在系統AC線路輸入端串聯一只NTC熱敏電阻。由于在冷啟動時，NTC熱敏電阻呈現高阻抗，因而將使涌入電流得到限制。而當電流的熱效應使NTC熱敏元件的溫度升高，NTC阻值急劇下降時，對系統的電流限制作用會較小。同時，由于NTC熱敏電阻在熱態下的阻抗并不是零，故會產生功率損耗，從而影響系統的運行效率。還有一個問題是NTC熱敏電阻在熱態下重新啟動時，對浪涌電流起不到限制作用。為此，可在系統啟動之后，利用SCR等元件將NTC熱敏元件短路。

1基于HCRB的電流限制器STIL02

在傳統浪涌電流限制電路中，HCRB被認為是較為先進的一種電路，其基本結構如圖1所示。HCRB電路是在橋式整流器上部二極管D1、D2和限流電阻(Rinrush)之間并接兩個SCRS(SCR1和CSR2)，以組成SCR／二極管混合橋路，從而在系統(PFC升壓預變換器)啟動期間使浪涌電流通過D1、D2和Rinrush并被Rinrush(NTC)限制。當大容量電容器完全充電后，AC電流通過觸發的SCR1、SCR2和D3、D4整流而將D1、D2和Rinrush短路。

摘要：隨著電壓調整模塊（VRM）輸入容量的越來越大和動態要求的越來越嚴格，適應降壓（AVP）控制在VRM中的應用被人們重新認識。本文對AVR控制策略的有源法和無源法進行了理論分析，并采用一種新式檢測方法實現AVP控制，并通過比較實驗證實了AVP控制方法的優越性。

關鍵詞：電壓調整模塊降壓控制有源法無源法

CPU和DSP對數據處理速度和容量的要求不斷提高，對電源模塊的供電要求也就相應地提高了，主要體現在電源的輸出電流大小及其變化率和輸出電壓峰－峰值上。采取的措施有多通道buck電路拓撲和良好的控制方法，如V2控制法和滯回控制法等，這樣可以改善電源的穩態和動態性能、提高電源效率。但是對于更低的輸出電壓、更大的電流動態變化率，不可避免地要采用更大容量、更低ESR的電容以減少瞬態電壓峰－峰值。而大容量、低ESR電容增加了模塊的成本，占用更大的空間，不利于提高功率密度。基于以上種種問題，采用AVP方法（如圖1所示）使電源在滿載時電壓比所要求的最低電壓高，在空載或輕載時輸出電壓比所要求的最高電壓低，這樣不僅有利于電源模塊的熱設計，而且動態過程電壓工作在窗口電壓內，輸出電壓峰－峰值小、恢復時間短。但是文獻提出的方法較為復雜，使用專用的控制芯片導致開發成本增加，提出的方法在實際應用中電路效率較低。本文對AVP控制方法進行深入分析，歸納總結出各種AVP的實現方法，并提出了一種新穎高效的控制方法，用實驗證明AVP方法的優越性。

1AVP控制有源法的分析

AVP有源控制為雙環控制，其基本原理如圖2所示。通過檢測電感電流，根據降壓要求相應調節輸出電壓的基準。輸出電壓跟隨基準電壓而實現AVP控制。圖3為AVP有源控制的方塊圖，假設電流環增益為Ti，電壓環增益為Tv，則：

Ti＝Av×FM×Gid×Ai（1）

摘要：推薦了一種諧振復位雙開關正激型DC/DC變換器。它不僅克服了諧振復位單開關正激變換器開關電壓應力大和變換效率低的缺點，而且具有占空比可以大于50％的優點。因此，該變換器可以應用于高輸入電壓、寬變化范圍、高效率要求的場合。對該拓撲的工作原理和特性進行了詳細的描述。最后通過實驗證實了該拓撲的上述優點。

關鍵詞：諧振復位;雙開關;正激變換器

1概述

諧振復位單開關正激變換器，如圖1所示，是一種結構比較簡單、應用十分廣泛的DC/DC變換器。它通過諧振電容Cr上的電壓對變壓器進行復位，該復位電壓可以大于輸入電壓，因此，該變換器的占空比可以大于50％，適合于寬輸入范圍的場合。但和通常的單開關正激變換器一樣，它的開關電壓應力比較大，是輸入電壓的2倍左右，用于較高輸入電壓的場合有一定的困難。另外，每次開關S開通之前，Cr上電壓為輸入電壓，在S開通時，不僅將S的寄生電容上的能量CossVin2/2消耗在開關上，同時也將Cr上的能量CrVin2/2消耗在S上。而Cr又是外并的諧振電容，其值可能遠遠大于開關的寄生電容，所以，可以認為該變換器的等效開關損耗大大增加，效率將會受到嚴重影響。

雙開關正激變換器克服了主開關電壓應力大的缺點，它每個開關的電壓應力等于輸入電壓，是單開關正激的一半左右，適用于高壓輸入場合。而且雙開關正激變換器是利用輸入電壓給變壓器進行復位，結構上也比較簡單，激磁能量和漏感能量回饋到輸入側，轉換效率比較高。因此，這種雙開關正激DC/DC拓撲被廣泛地應用于工業界，不僅僅是高壓輸入場合。但是，這種雙開關正激變換器有它的突出缺點，即只能工作在占空比小于50％的狀態，所以，不適合用在變換范圍非常寬的場合。

本文推薦了一種諧振復位雙開關正激變換器，它綜合了單開關諧振正激和雙開關正激的優點，不僅可以工作在占空比大于50％的狀態，而且又采用雙開關結構，大大減小了開關的電壓應力。因此，該變換器適用于高電壓輸入、寬變化范圍的場合。

摘要：精確線性化方法是基于微分幾何工具發展起來的非線性系統線性化解耦控制方法，通過對非線性系統進行精確線性化處理后變換成線性系統。電力電子開關變換器是一類典型的非線性系統，應用傳統的線性控制理論來處理此類變換器，難以解決電力電子系統建模和控制問題。隨著電力電子技術和控制理論的發展，精確線性化方法在電力電子系統中得到應用。首先，介紹精確線性化方法在電力電子開關變換器方面的應用。最后，提出了精確線性化方法在電力電子系統中的研究趨勢。

關鍵詞：非線性性控制；微分幾何；狀態反饋；精確線性化；電力電子系統

電力電子開關變換器，是一類典型的非線性系統。若將傳統的線性控制理論應用到此類變換器，難以解決電力電子系統建模和控制問題，受到很大的局限性。隨著電力電子技術和控制理論的發展，多種控制方法已經在電力電子系統中得到應用，包括變結構控制、精確線性化方法、單周控制、模糊控制、預測控制、自抗擾控制等。精確線性化的實現，是通過選擇合適的微分同胚和非線性反饋，將仿射非線性系統變為線性系統。然后再根據對象控制的目標，采用相應的線性系統設計方法進行分析和設計。從而將復雜的非線性系統綜合問題轉化為線性系統的綜合問題。基于微分幾何理論的反饋線性化方法與傳統的利用泰勒展開式進行局部線性化近似方法不同，在線性化過程中沒有忽略任何高階非線性項，因而這種線性化是整體的，具有更高的精確性。精確線性化包含無反饋線性化和反饋線性化，后者利用微分同胚和狀態反饋把仿射非線性系統變換為可控的線性系統，實現非線性的精確對消，再利用線性系統理論進行系統綜合。

1精確線性化方法在電力電子開關變換器中的應用

電力電子開關變換器，是非線性系統。傳統的控制方法，采用線性PI控制技術。PI控制技術具有控制系統設計簡單、適用性較好，但輸出反饋控制設計是基于目標誤差設計而不是基于模型控制，故控制效果比較差。隨著非線性系統微分幾何理論的迅速發展，非線性控制理論很好地應用到電力電子開關器件的控制中，文獻就把精確線性化方法應用到DC/DC變換器中。文獻[1-2]以電流連續型Buck（CCMBuck）變換器作為研究對象，建立了狀態反饋精確線性化模型Z=AZ+bv（1）其中坐標變換為12121()(),,,(),(),,()()TTfnnnfhXLhXZzzzXXXLhXϕϕϕ−===（2）文獻[3]也利用狀態反饋精確線性化方法推導出了非線性狀態反饋表達式，并利用二次型最優控制、基于無源化設計理論對狀態反饋反饋系數進行優化，實現非線性系統的線性化。并提出了非線性系統的反饋控制律u：21222212221122111()111()imLLimLLLCuxxvURCLCRCLCxxkkURCLCRCξξ=−−++=−−+−−（3）文獻[4]采用狀態反饋精確線性化方法并結合變結構控制理論，提出了一種新的控制策略，推導出非線性坐標變換矩陣12,()(),()TTfz=zz=φx=hxLhx（4）和狀態反饋表達式精確線性化方法在電力電子開關變換器中的應用綜述何堅輝（廣東電網有限責任公司惠州仲愷供電局，廣東惠州，516001）摘要：精確線性化方法是基于微分幾何工具發展起來的非線性系統線性化解耦控制方法，通過對非線性系統進行精確線性化處理后變換成線性系統。電力電子開關變換器是一類典型的非線性系統，應用傳統的線性控制理論來處理此類變換器，難以解決電力電子系統建模和控制問題。隨著電力電子技術和控制理論的發展，精確線性化方法在電力電子系統中得到應用。首先，介紹精確線性化方法在電力電子開關變換器方面的應用。最后，提出了精確線性化方法在電力電子系統中的研究趨勢。關鍵詞：非線性性控制；微分幾何；狀態反饋；精確線性化；電力電子系統gfLhxvuLLhx−+=（5）文獻[5]也將精確線性化方法應用到CCMBoost變換器中，都實現的原系統的線性化，達到了比較好的效果。

2總結

摘要：首先介紹了三電平PWM變換器的特點，比較了空間矢量控制方法、SHEPWM方法和SPWM方法的優缺點。詳細地介紹了三電平中SPWM控制的原理，并討論了用DSPLF2407A來實現SPWM的方法。最后通過仿真和實驗驗證了SPWM控制方法的特點，實驗證實了用DSP實現三電平SPWM的方便性。

關鍵詞：三電平變換器；正弦脈沖寬度調制；數字處理器

1概述

二極管中點鉗位型的三電平逆變器[1]的主電路拓撲結構如圖1所示。由于二極管的鉗位，這種變換器每個功率開關管承受的最大電壓為直流側電壓的1/2，從而實現了用中低壓器件完成中高容量的變換。另外，由于相電壓有三種電平狀態，比傳統的二電平逆變器多了一個電平，其諧波水平明顯低于二電平變換器，輸出相同質量電流波形的時候，開關頻率可以降低到兩電平的1/4。最后，由于采用了不對稱的雙向開關，能量可以雙向流動，可以很好地控制功率因數和實現電機四象限運行。然而，由于這種拓撲結構使用了12個功率管，其控制方法也隨之復雜。另外，直流側中點電位的不平衡也是制約該拓撲的一個重要因素。

圖1

三電平變換器的控制方法主要有正弦波調制PWM(SPWM)，選擇性的消諧PWM(SHEPWM)，空間矢量PWM(SVPWM)。

摘要：分析了電容輸入式濾波整流器上電時對電源的浪涌電流沖擊及危害，介紹了常規解決辦法及存在的問題，提出一種實用解決方案。

關鍵詞：浪涌電流；抑制；AC/DC變換器

1上電浪涌電流

目前，考慮到體積，成本等因素，大多數AC/DC變換器輸入整流濾波采用電容輸入式濾波方式，電路原理如圖1所示。由于電容器上電壓不能躍變，在整流器上電之初，濾波電容電壓幾乎為零，等效為整流輸出端短路。如在最不利的情況（上電時的電壓瞬時值為電源電壓峰值）上電，則會產生遠高于整流器正常工作電流的輸入浪涌電流，如圖2所示。當濾波電容為470μF并且電源內阻較小時，第一個電流峰值將超過100A，為正常工作電流峰值的10倍。

浪涌電流會造成電源電壓波形塌陷，使得供電質量變差，甚至會影響其他用電設備的工作以及使保護電路動作；由于浪涌電流沖擊整流器的輸入熔斷器，使其在若干次上電過程的浪涌電流沖擊下而非過載熔斷。為避免這類現象發生，而不得不選用更高額定電流的熔斷器，但將出現過載時熔斷器不能熔斷，起不到保護整流器及用電電路的作用；過高的上電浪涌電流對整流器和濾波電容器造成不可恢復的損壞。因此，必須對帶有電容濾波的整流器輸入浪涌電流加以限制。

2上電浪涌電流的限制

摘要：研究了基于峰值電流模式的雙管反激變換器,分析了它的工作原理,說明了它在高壓輸入場合的優點。

關鍵詞：反激變換器；峰值電流控制；雙管反激

引言

反激變換電路由于具有拓撲簡單，輸入輸出電氣隔離,升/降壓范圍廣，多路輸出負載自動均衡等優點，而廣泛用于多路輸出機內電源中。在反激變換器中，變壓器起著電感和變壓器的雙重作用，由于變壓器磁芯處于直流偏磁狀態，為防磁飽和要加入氣隙，漏感較大。當功率管關斷時，會產生很高的關斷電壓尖峰，導致開關管的電壓應力大，有可能損壞功率管；導通時，電感電流變化率大[1][2]。因此在很多情況下，必須在功率管兩端加吸收電路。

雙管反激變換電路，在功率管關斷時，由于變壓器漏感電流流過續流二極管反饋給電源的嵌位作用，而使功率管的電壓應力和輸入電壓相等。可見在高壓輸入場合雙管反激電路有其特有的優點[3]。

圖1

XTR110是美國Burr－Brown公司推出的精密電壓／電流變換器，它是專為模擬信號傳輸所設計的。可用于將0～5V或0～10V的輸入電壓轉換成4～20mA0～20mA，5～25mA或其他常用范圍的輸出電流。此外，其內部精確的＋10V參考電壓可也用于驅動外部電路。

該芯片由精密電阻網絡模塊、電壓／電流變換模塊、電流／電流變換模塊和精密＋10V電壓基準模塊組成。由于它利用電流進行傳輸，所以能有效克服在長線傳送過程中環境干擾對測試的影響，從而使其性能大大提高。

XTR110應用范圍極廣，可用于任何需要信號處理的場合，尤其是在信號小、環境差的測試環境（如工業過程控制、壓力、溫度、應變測重、數據采集系統和微控制器應用系統中的輸入通道等）下更為適合。

1引腳功能

XTR110的引腳排列如圖1所示。

2性能參數