针对储能系统中通常直流母线侧电压等级较高而电池侧电压较低且电压变化范围宽的情况,提出1种三电平双向全桥多谐振DC-DC变换器拓扑,其高压侧采用三电平结构,可减小开关管的电压应力。谐振腔设计为带有辅助电感的LLCLC多谐振结构,使其等效电路左右对称,可达成正、反向工作对等驱动控制,从而实现功率双向传输。采用改进的同步变频控制策略,使高、低压侧开关管正、反向工作时均可实现全范围零电压开通。与传统LLC谐振拓扑相比,所提拓扑能够在较窄的频率范围内实现更宽范围的电压增益。通过对谐振腔参数的优化设计可使变换器同时传输电流基波和3次谐波功率,在高频段提高能量的传输效率。最后搭建2 kW实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

CLLC谐振变换器可实现双向功率传输,具有高效率、高功率密度的特点,但传统的参数设计方法步骤繁琐,需迭代多次才能取得合适的功率电路参数。为此,深入分析双向CLLC变换器工作原理和工作特性,提出1种新的参数设计方法。综合考虑全工作范围软开关、设计指标约束及高效率优化条件,缩小设计参数的可选范围,优化设计步骤,有效减少了变换器参数设计过程的复杂度。结合工业场合下48~380 V/kW双向直流变换应用需求,给出了具体的参数设计步骤和结果,并研制出了样机,通过实验测试验证了所提参数设计方法的正确性和有效性。

在新能源技术迅速发展的背景下,随着DC-DC变换器性能的不断提高,提出1种新型高增益DC-DC变换器,即在准Z源的拓扑结构基础上进行改进,采用3个电容共同向负载放电以获得更高的电压增益,同时减小各电容的电压应力。仿真和样机实验结果表明,所提变换器不仅保留了传统准Z源直流变换器控制方式简单、电流连续、电流纹波小等优势,还具备升压倍数高、电容的电压应力低的特点。

为了解决频率控制的LLC谐振变换器受限于开关频率而难以实现宽输出电压范围这一问题,研究了1种可拓展的变模态交错并联LLC谐振变换器。该变换器的二次侧采用倍压整流电路,根据一次侧双半桥不同的开关组合工作在并联模态或串联模态,可以适应1~3N倍宽输出电压范围。同时,提出了1种定频PWM控制方法,通过在并联模态和串联模态的中间区域固定开关频率为谐振频率,改变1个桥臂的占空比,实现电压控制。PSIM仿真结果验证了该变换器经过拓展2N个谐振腔后可实现1~3N倍宽输出电压范围。100 W实验样机的实验结果验证了双半桥两谐振腔时可实现1~3倍的宽输出电压范围,证明了该变换器及其控制策略的有效性。

针对风电、光伏等电力电子并网设备对系统支撑能力评估问题,核心基础是正确认识设备根据有功/无功功率不平衡调节内电势幅值/频率的功能性角色（设备特性）。然而电力电子设备主流的锁相并网结构严重阻碍了对设备功能性角色的认知,特别是目前业界普遍基于锁相并网的具体连接结构,形成了设备内电势跟随电网电压或端电压变化的“跟网”角色认知,尚未认识到系统运行中设备所应具备的功能性角色。为此,首先通过深入认识隐藏在锁相并网结构下内电势响应取决于电流单独激励的电流控制独立激励-响应机制,澄清了锁相并网设备通过有功/无功功率不平衡独立调节内电势幅值/频率的功能性角色,进而提出基于有功/无功功率不平衡激励-内电势幅值/频率响应关系即幅频运动方程的设备特性表征方法,最后通过阐述锁相并网设备特性由功率激励-内电势响应关系表征的必然性,指出当前业界对锁相并网设备特性认知的局限。

针对传统LLC谐振变换器在宽电压应用时开关频率范围过宽且电压调节性能较差的问题,提出1种倍压型两相并联谐振变换器。该变换器一次侧为并联双半桥LLC结构,二次侧在全桥整流网络中引入双向开关,构成可重构倍压整流网络。工作时采用定频控制,一次侧下半桥通过改变占空比来改变谐振槽输入电压,上半桥则以固定占空比工作,二次侧整流网络在双向开关的作用下实现全桥和倍压混合整流,可实现4倍的电压增益范围。同时,该变换器具有良好的软开关性能,且电压增益与励磁电感、负载无关,可选用较大的励磁电感来减小开关的关断和导通损耗。最后,仿真与实验验证了该变换器的有效性。

SiC、GaN新一代宽禁带功率半导体在推动电力电子设备快速高频化、高效化和小体积化的同时,更容易干扰敏感负载、影响无线电通讯,乃至危害自身安全、可靠运行,从而给电力电子设备内外部的电磁兼容性能带来极大的压力和挑战。近年来,功率开关器件的射频特性、磁性器件的宽频带电磁模型、开关电源电磁辐射机理、无线电能传输近场特性、新型电磁干扰EMI（electromagnetic interference）滤波器设计成为研究热点,并受到了学术界及工业界的持续关注。《电源学报》特别推出“电力电子系统中的电磁兼容”专辑,以期推进电力电子系统电磁兼容分析与设计领域难点和热点问题的探讨。

软开关有源钳位逆变器能够实现功率器件的软开关,有利于提升逆变器功率密度和动态性能。但在发生过流故障时,若采用传统的逐波限流策略,即过流时封锁功率器件的方法,将使直流母线电流由流向逆变桥变为流向直流侧。由于软开关变换器谐振电感的存在,直流母线电流与谐振电感电流叠加流过辅助开关器件,使辅助开关器件承受大电流应力。针对上述情况,提出1种改进逐波限流策略,通过改变逐波限流发生后的逆变桥开关状态,减少流向直流侧的直流母线电流,从而显著抑制电流应力,并通过3 kW软开关有源钳位逆变器实验进行了验证。

宽输入谐振变换器在储能与新能源系统中有广泛的应用需求。应用时域分析法求取LLC谐振变换器的电压增益特性时,已有研究通常假定移相控制电路处于电流断续模式,使得变换器连续模式的增益分析结果出现明显误差。针对倍压整流LLC谐振变换器,提出识别2种模式的时域分析计算方法。首先通过模态分析得出电流连续或断续的判据;然后以时域分析法推导2种模式的归一化计算模型,并使用计算结果和判据验证工作模式;最后通过不同条件下电压增益曲线的计算、仿真和实验对比证明了所提方法的有效性。结果表明,该方法对可能出现连续模式的LLC变换器更加适用,增益分析的准确性有所提高,有助于参数设计。

应用多相交错并联耦合电感技术,可以有效降低相电流纹波、提升动态响应速度。针对不同设计目标,首先分析直接耦合电感和间接耦合电感的稳态性能和动态性能的影响因素;然后根据耦合前后等效动态电感不变设计提升稳态性能的直接耦合电感和间接耦合电感,根据耦合前后等效稳态电感不变设计提升动态性能的直接耦合电感和间接耦合电感;最后通过实验验证了理论分析的正确性和有效性。实验表明,2种不同耦合方式的耦合电感分别对提高变换器的稳态性能和动态性能有明显的效果。

随着可再生能源发电及并网技术的快速发展,以电力电子变流设备为主导的微电网受到了越来越多的关注。由于电力电子变流器的低惯量和强非线性特征,孤岛微电网在大扰动下易发生暂态失稳。考虑微电网中构网逆变器与跟网逆变器的交互作用,提出1种基于等面积法则的暂态稳定性判据和暂态稳定提升控制策略。首先,建立了孤岛微电网的简化二阶动态模型,包含依赖于功角的非线性阻尼项。然后,从能量角度分析了非线性阻尼对加减速面积的影响规律。考虑非线性阻尼的分布特性,推导出正阻尼区域内的暂态稳定性判据。根据稳定边界条件,提出1种基于电压前馈的暂态稳定性提升控制策略。最后,利用MATLAB/Simulink仿真对所提稳定性判据和改进控制策略的有效性进行了验证。结果表明,所提微电网暂态稳定性判据和改进控制策略可为电力电子变流器的参数优化设计和提高微电网稳定运行能力提供理论依据。

非隔离型Superboost变换器具有输入输出电流连续、效率高和功率密度高等优点,因此在航天器电源系统中被广泛应用。但在高电压增益场合中,器件开关损耗增加,导致变换器效率降低。为此,提出1种低电压应力ZVS-PWM Superboost变换器,通过引入谐振支路实现主开关的零电压开通和零电压关断及辅助开关的零电流开通和零电压关断,并且所有二极管均实现了软开关,从而有效降低了开关损耗,在未增加主功率器件电压和电流应力的基础上提高了变换器的效率。详细分析了所提变换器的工作原理、软开关实现条件及器件应力,采用状态空间平均法分析了该变换器的稳态和动态特性,并通过1台400 W/100 kHz样机验证了所提变换器的可行性。

针对三电平中点钳位型NPC(neutral point clamped)变换器开关频率提高导致变换器电流纹波与电磁干扰噪声增大的问题,提出1种基于电流纹波预测的变开关频率调制策略,以降低三电平NPC变换器电流纹波、谐波噪声及电磁干扰噪声。根据电流纹波的要求计算出开关周期与采样周期并合成最新的开关周期,形成反馈,从而实现变频调制。使随机周期分布在期望周期的周围,从而使变换器的谐波噪声和电磁噪声更加均匀地分布在较宽的频段上,以达到减少变换器电磁噪声的目的,并改善输出电感上的电流纹波。相关仿真及实验结果表明,相较于传统的调制策略,所提调制策略共模噪声降低了约20 dB/μV,差模噪声降低了约10 dB/μV,其输出电感电流纹波幅值也有相应的减少。

针对双有源桥DC-DC变换器在电压不匹配时会产生较大的电流应力,导致变换器效率降低的问题,提出1种结合双重内移相与交错双重移相的组合双重移相控制策略。首先,分析2种控制策略工作原理,建立传输功率和电流应力的数学模型;然后,以最小电流应力为优化目标,利用Karush-Kuhn-Tucker条件下的拉格朗日乘子法求解最优移相比;其次,根据电压比和传输功率对2种控制策略下的优化方法进行组合,利用组合双重移相控制获得全局电流应力最优解,并与现有的单移相和双重移相控制进行比较,得出所提控制策略能够在电压比较大的情况下进一步降低电流应力与回流功率,提高传输效率;最后,搭建实验样机验证该控制策略可行性。

应用于储能系统的电流源型双有源桥式变换器往往存在电流应力大、软开关范围受限等问题,限制了变换器的效率和功率密度。针对此问题,结合耦合电感技术,提出1种储能侧电流纹波小且软开关范围宽的电流源型双有源桥式变换器。变换器的储能侧由2个并联的电流源型全桥构成,可有效减小储能侧开关管的电流应力。通过调节储能侧并联全桥间的移相,可减小储能侧电流纹波;通过合理设计耦合滤波电感,得到足够大的互感电流以满足开关管的软开关条件。详细介绍了变换器的工作原理和稳态分析,并设计了400 W的实验样机,实验结果进一步验证了所提变换器的优越性和可行性。

为了搭建适合工程批量应用的高频变压器共模抑制特性评估平台,分析变压器的共模噪声传导机理,研究变压器通道上共模噪声的传导特性,评估变压器对共模噪声的抑制能力。首先,通过函数发生器产生高频跳变电位信号,将其施加于变压器原边绕组以模拟变压器的共模噪声传输特性;其次,采用示波器捕捉共模信号在采样电阻上产生的电压降的值,判断变压器对共模噪声的抑制效果,分析评估平台中采样电阻的阻值选取对评估结果的影响;最后,对比评估结果与传导电磁干扰频谱的测试结果,验证所提变压器共模抑制特性评估方法的有效性。

移相全桥零电压零电流开关ZVZCS(zero-voltage zero-current switching)变换器因结构简单、效率高等优点,在大功率直流变换应用场合备受青睐。目前,大功率移相全桥ZVZCS变换器仍存在电流复位困难、占空比丢失严重等问题。针对上述问题,提出1种新型移相全桥ZVZCS变换器,通过在一次侧引入辅助电路,在滞后桥臂开通前将电流复位至0,保证其可以在宽负载范围内实现零电流开关;与此同时,还可以加速一次侧续流换流速度,减少占空比丢失,实现电源的优化设计。在分析了变换器的电路结构、工作原理和特性的基础上,设计1台1 kW实验样机,验证了其正确性。

将磁集成耦合技术引入高增益变换器,提出1种基于二极管钳位的磁集成Boost变换器。对所提变换器工作原理和性能的理论分析表明,该变换器在兼具原变换器电压增益较高和控制策略较简单等优点的基础上,实现了体积减少及电感电流纹波降低。通过开关电容技术使所提变换器的电压增益得到了进一步提高,降低了开关管和二极管的电压应力,有效提高了变换器的能量转换效率。最后通过仿真与实验验证了理论分析的正确性。

级联H桥被认为是最适合光伏发电场景的拓扑之一。针对传统三相级联H桥光伏逆变器电容体积大、寿命短、相间功率失配及控制通信系统复杂的问题,基于磁通抵消原理提出1种新型模块化三相光伏逆变器及其分布式控制策略。首先,介绍了模块化拓扑的基本结构;然后,对磁通抵消功率解耦的基本原理及二倍频电压纹波的影响因素进行了详细分析,提出1种分布式控制策略以实现二倍频电压纹波的抑制并保证三相输出功率平衡;最后,通过仿真与实验验证了分析的正确性与控制策略的可行性。

共模电感由绕组和磁芯组成,锰锌铁氧体可以作为共模电感的磁芯,其高频参数的频变特性使共模电感的阻抗特性在150 kHz~30 MHz内呈非线性。针对传统共模电感集总电路模型与实测阻抗特性存在较大偏差,难以准确预测共模电感在高频段阻抗特性的问题,分析磁芯材料参数与绕组绕制方式对共模电感高频阻抗特性的影响;从共模电感分布电容特性的角度阐述磁性材料参数与绕组结构对分布电容大小的作用机理;提出考虑磁芯相关频变参数的共模电感宽频段阻抗仿真建模方法,结合阻抗测试验证所提方法的有效性。

针对宽输出电压应用中传统频率控制LLC谐振变换器工作频率范围宽且存在较大循环电流的问题,提出1种定频PWM控制混合桥双LLC谐振变换器。根据原边侧结构的不同,所提变换器有3种拓扑结构形式,分别为半桥-半桥双LLC谐振变换器、半桥-全桥双LLC谐振变换器、全桥-全桥双LLC谐振变换器。其中,原边侧结构并联输入,2个变压器二次侧串联输出。相较于传统频率控制LLC变换器,3种拓扑形态始终在谐振频率点工作,缩小了开关频率范围; 在PWM控制策略下,可以分别实现2倍电压增益、3倍电压增益和4倍电压增益以适应宽电压场合;电路中循环电流损耗低,软开关性能良好。Simulink仿真和实验结果验证了所提方案的可行性。

针对1种无变压器、无耦合电感的新型单开关高增益变换器,通过将电压升举单元引入Boost变换器来实现在较小占空比情况下提高电压增益,降低开关管、二极管电压应力,减小开关管的导通损耗,从而提高变换器的效率。为了进一步提高变换器的动态性能与抗扰动能力,在分析单神经元控制器的基础上引入免疫反馈机制,研究模糊免疫-单神经元PID控制策略,将模糊免疫控制与单神经元智能控制器结合,实现了单神经元比例系数的自整定。最后,对所提变换器和控制策略进行了仿真研究,并设计了1台输出200 V/0.5 A的实验样机进行实验验证,仿真和实验结果均表明：所提变换器可在较小占空比情况下获得较高电压增益;与传统的PID控制策略相比,所提模糊免疫-单神经元PID控制策略能更有效地抑制系统扰动,提高变换器的动态性能,具有更强的自适应能力和鲁棒性。

AC/DC通信电源产生的电磁辐射易超过限值,对其电磁辐射机理和预测方法开展研究有助于改善电磁兼容性设计。首先,在分析AC/DC通信电源模块共模电磁噪声的形成源头和传播路径后,提出其远场电磁辐射可分解为由“输入端口”、“输出端口”共模电压驱动的2类辐射。然后,提出将共模电压驱动源与寄生辐射体的辐射传递函数相结合,进行远场电磁辐射预测的新方法;设计频谱分析仪+电阻衰减器,实现各共模电压驱动源的频谱测量;采用FEKO电磁仿真软件,通过数值计算得到各寄生辐射体的辐射传递函数。最后,实现了4 kW AC/DC通信电源模块辐射预测,并实测验证了其有效性。

随着环保、节能意识不断深入人心,对新能源电动汽车及其车载充电机的要求越来越高。磁性元件作为车载充电机中一类重要的元器件,也相应获得越来越广泛的关注与研究。针对车载充电机抗电磁干扰滤波电路中三相四线制差共模电感的集成进行理论分析和研究。基于电源应用背景、差共模电感集成原理及业界和学术界已有集成方案的对比分析,提出1种采用“准十字”差模磁支路的三相四线制差共模集成电感,通过对集成电感单体的磁场特性分析、偏磁情况下的电气性能研究及上机测试,验证了所提集成方案的有效性,可显著减小三相不平衡电流情况下差模磁支路的偏磁问题并有效帮助电源改善抗电磁干扰性能。

准Z源三电平逆变器的升压控制和中点电位平衡控制之间的耦合严重限制了其控制性能。为解决上述问题,提出1种基于虚拟矢量脉宽调制方法的中点电位平衡策略,通过直流母线电容电压闭环控制实现中点电位平衡控制,消除了中点电位低频波动,同时采用恒直通升压调制策略,避免了升压控制对中点电位的影响,保证了准Z源网络充足的升压空间。最后通过仿真和实验验证了所提控制策略的有效性。

针对单相储能逆变器中双向H4桥变换器换路瞬间的时延振荡,提出1种双向H4桥变换器的统一控制方法。该方法利用电压调节器控制变换器的功率流向,基于功率平衡理论推导出1套双向可行的控制参数,同时为实现交流电流无静差跟踪输入电压、增加稳定性,电流内环采用准比例谐振控制器,并采用二阶广义积分器设计锁相环。PSIM仿真和实验均表明该方法能实现整流和有源逆变状态之间的无缝切换,且在启动及状态切换时都有很好的效果,实现单相光伏储能系统中双向AC-DC的稳定控制并获得良好的动态性能。

针对双有源桥变换器存在电流应力大、全部开关管软开关实现困难以及动态响应慢的问题,提出1种基于三重移相控制的多目标统一优化控制策略。分析三重移相控制正向功率流的全局模式,选出其中3种高效率模式并建立电流应力和软开关解析模型。结合模型,采用成本函数优化方程推导不同模式下的最优移相比组合和最小电流应力,使开关管运行在零电压开关功率约束范围内。同时在效率优化过程中引入虚拟功率分量,构建小信号模型并阐明不同状态变量的小扰动对输出电压的影响较小。实验结果表明,所提控制策略可以在全功率范围内降低双有源桥变换器的电流应力且使所有开关管实现零电压开通,同时还能够提高输出电压的动态性能。

谐波和电磁干扰EMI(electromagnetic interference)滤波器是并网逆变器中用于抑制谐波失真和EMI噪声的2个重要输出滤波器。因此,提出1种通过平面磁集成的方法组合谐波和EMI滤波器,实现设备体积和质量的减小。首先,选择合适的磁芯将共模电感和差模电感通过PCB绘制平面线圈的方法集成在同一磁芯上,在PCB板层插入电介质板,合理规划层连接方式集成分立电容,实现EMI滤波器的平面电磁集成;其次,采用对称LCL滤波器拓扑结构,取代传统的磁集成非对称结构,进一步通过设计磁芯中柱的气隙和合理布置平面绕组,将LCL谐波滤波器的电感也集成在同一磁芯单元,形成LCL-EMI型平面磁集成滤波器;最后,通过搭建氮化镓单相逆变器平台,对平面磁集成的LCL-EMI滤波器进行实验分析,验证所提平面磁集成方法的可行性。

针对弱电网环境下电网阻抗的出现导致LCL型并网逆变器系统的相位裕度下降,造成严重的并网电流畸变,甚至系统失稳的问题, 提出1种改进并网电流控制策略。在电压前馈环中引入多谐振控制器以抑制电网电压背景谐波,并在电流前馈环中加入相位补偿器以提升系统相位裕度,从而避免多谐振环节的谐振峰与-180°线交汇的风险。理论分析与仿真实验结果均表明,所提策略可有效抑制弱电网下LCL型并网电流谐波,提高电流质量,增强并网系统的稳定性。

随着海底观测网规模的扩大,其大功率供电系统的稳定性问题受到关注。基于此,建立了海底供电系统关键部件的阻抗模型,针对海底直流供电系统高电力电子渗透率、多母线级联且邻级母线交互耦合的特点,采用逐级分析法探究海底直流供电系统稳定性及其影响因素。分析结果表明：控制器积分参数是Buck变换器失稳的主导参数,控制器比例参数是接驳盒子系统失稳的主导参数,光电复合海缆电阻参数的增大及电感参数的减小均可有效提升系统的稳定性。基于PLECS仿真软件的仿真结果验证了稳定性分析结果的正确性。

针对传统驱动中SiC MOSFET在高开关频率下其寄生参数造成的桥臂串扰更加严重,而现有抑制串扰驱动电路多以增加开关损耗、增长开关延时和增加控制复杂度为代价的问题,根据降低串扰产生过程中驱动回路阻抗的思路,提出1种在栅源极间增加PNP三极管串联二极管和电容的新型有源米勒钳位门极驱动设计,分析其工作原理,并对改进驱动电路并联电容参数进行计算设计;搭建直流母线电压为300 V的同步Buck变换器双脉冲测试实验平台,分别与传统串扰抑制电路、典型串扰抑制电路的正负向串扰电压尖峰抑制效果和开通关断速度进行对比分析。实验结果表明,所提串扰抑制驱动电路正负向电压尖峰分别比传统和典型串扰抑制电路降低了80%和40%,同时减少了32%的器件开关延时。

恒流供电系统因其较强的抗故障能力,适用于环境恶劣的海底远距离供电,但海底设备均采用恒压供电,因此需使用恒流转恒压变换装置将恒流输入转换为恒压输出,然后为该类设备提供电能。为解决宽负载范围下恒流转恒压的高效变换与高压隔离控制的关键问题,首先提出1种分流调节器电路和直流变压器级联的恒流转恒压变换拓扑,实现恒流到恒压的宽范围高效变换;其次,针对高压隔离下的输出控制问题,研究基于输入侧检测的输出电压间接控制策略,无需高成本、大体积的输出隔离检测器件实现对输出电压的精准控制;最后,搭建输入电流为1 A、额定功率为500 W的实验样机,验证恒流转恒压变换器电能变换技术的可行性。

针对移相全桥变换器因谐振电感体积和占空比损失的限制,传统控制方法难以在宽负载范围内实现软开关的问题,采用1种基于峰值电流与突发模式的混合控制方法。通过调整突发占空比稳定输出电压到参考值,改变移相角保证原边有足够大的电流实现滞后桥臂开关管的零电压开通。对所采用的控制方式搭建仿真平台,并研制1台240 W样机,通过数字信号处理器实现移相全桥变换器混合控制,通过仿真和实验验证控制方法的可行性。

相比传统的硅Si(silicon)器件,氮化镓GaN(gallium nitride)器件具有更低的寄生参数、更快的开关速度和更小的导通电阻,但也导致器件在开通过程中更容易发生持续振荡现象,带来电路的不稳定问题。为了抑制这种现象,建立常规驱动方式下桥式电路的负电导模型,分析电路的振荡稳定性,建立在常规驱动方式基础上增加优化方式的负电导模型,分别选择以改变关断电阻、增加磁珠为代表的串联阻尼和以RC(resistor-capacitance)阻尼器为代表的并联低阻抗的优化方式。通过此模型可以判断出驱动优化方式的加入对电路振荡稳定性产生的影响,并通过实验结果验证了加入优化方式前、后电路的振荡稳定性变化,为驱动回路选择合适的驱动优化方式提供了参考。

为了提高直流电压增益并降低电器应力,提出1种基于Z源的新型高增益直流变换器,理论上输出电压与输入电压之比可达(2-D)/( 1-2D)。与传统二极管电容滤波型Z源直流变换器相比,所提拓扑结构可以在相同占空比下提供较高的直流电压增益;当电压增益相同时,所提拓扑结构开关器件的电压应力及电感电流应力均有所降低;所提直流变换器的输入端口与输出端口共地,有助于降低系统的电磁干扰。在此基础上,进一步阐述了所提直流变换器的稳态原理特性,并进行参数设计和理论效率计算。最后,成功构建1台功率为200 W的实验样机,通过实验结果证明了所提电路拓扑的可行性和优越性。

针对光伏燃料电池等新能源联合供电系统,提出1种非隔离型双输入高增益直流变换器。该变换器基于双输入Boost电路,两输入源与输出以及各开关管均共地。在后级引入二极管电容网络以实现高电压增益,并降低开关器件电压应力。该变换器在不额外增加开关管的情况下不仅能实现两输入源同时供电,还能实现其中任意一路输入源单独供电。此外,还可以通过拓展增压单元进一步提高电压增益以适应不同应用场合。详细分析了变换器及其拓展电路在3种供电模式下的工作原理、电压增益特性、开关器件电压应力等,并与现有同类变换器进行了性能对比。最后,搭建实验样机验证了其可行性。

热敏感电参数法具有在线能力强、非侵入和快响应等特点,成为了当前的研究热点。因此以导通压降为热敏感电参数,重点研究了1种基于导通压降的IGBT结温在线监测方法。首先,通过双脉冲测试电路获取IGBT导通压降、集电极电流和结温数据;然后,基于所测数据构建了IGBT集电极电流、结温与导通压降的三维映射表征模型;最后,设计了1种新型导通压降采样电路,并开展IGBT结温的在线监测实验研究,实验结果验证了所得三维结温表征模型的准确性和有效性。

为降低成本、减少器件并保证电路安全运行,提出1种单相隔离型Δ源AC-AC变换器。新型变换器可以提供更宽范围的Buck-Boost输出电压,输入/输出电压可同相或反相,同时可抑制浪涌和谐波电流,提高电路可靠性。对所提电路的工作原理进行分析,推导得到各工作过程中主要元器件电压及输入/输出电压的关系式,并与其他改进的交流变换器进行对比,从理论上证明了新型交流变换器性能的优越性。根据所设计的参数搭建仿真模型和实验模型进行验证,仿真与实验的结果证实了理论分析的正确性与可行性。

针对单相充电系统输出侧存在的二次功率脉动问题,提出1种低电压纹波单相电驱重构型车载充电机EDROC(electric drive reconstructed onboard charger)系统。该系统通过在传统单相EDROC系统输出侧并联1个Buck/Boost型有源滤波器,用于吸收或补偿二次功率脉动,显著降低了充电系统的输出电压纹波。首先,分析单相EDROC系统的拓扑结构、工作原理和输出侧二次功率脉动产生机理;然后,结合Buck/Boost型有源滤波器,提出1种低电压纹波单相EDROC系统,并对Buck/Boost型有源滤波器拓扑结构、工作原理以及电感和电容选型进行了详细分析;接着,对所提EDROC系统控制策略进行设计;最后,设计了1台200 W实验样机,实验结果验证了所提充电机的可行性。