基于耦合电感和倍压单元的高增益Boost-SEPIC三端口变换器

1

作者 周国华 唐熹 +1 位作者 王娜 田庆新 《中国电机工程学报》 北大核心 2025年第22期8983-8995,I0026,共14页

为了实现新能源、储能装置与高压直流母线的集成,提出一种基于耦合电感和倍压单元的高增益Boost-SEPIC三端口变换器。通过在Boost-SEPIC变换器中嵌入为储能装置提供充放电路径的H桥结构,形成三端口变换器;引入耦合电感和倍压单元,进一... 为了实现新能源、储能装置与高压直流母线的集成,提出一种基于耦合电感和倍压单元的高增益Boost-SEPIC三端口变换器。通过在Boost-SEPIC变换器中嵌入为储能装置提供充放电路径的H桥结构,形成三端口变换器;引入耦合电感和倍压单元,进一步提升输出端口的电压应力,以获得高增益Boost-SEPIC三端口变换器;分析高增益BoostSEPIC三端口变换器的工作原理及电压增益、开关器件的电压应力和变换器工作于电感电流连续导通模式的条件;讨论所提出变换器的功率损耗和控制策略,结果表明,所提出的变换器具有电压增益高、输入电流连续、开关器件电压应力小、效率高等优点;最后,搭建一台200 W的实验样机,验证理论分析的正确性。 展开更多

关键词 新能源与储能系统 高电压增益 耦合电感 三端口变换器 零电流关断

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一种适用于宽输入范围的单电感三端口变换器

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作者 高圣伟 王昭 孙醒涛 《太阳能学报》 北大核心 2025年第8期299-308,共10页

针对光伏组件输出电压不稳定的问题,提出一种宽输入电压范围的单电感非隔离型三端口变换器,并通过控制策略可实现3个端口之间的能量流动和功率分配。该文提出的变换器是基于四开关Buck-Boost(FSBB)变换器通过直接构造法和多输入端口构... 针对光伏组件输出电压不稳定的问题,提出一种宽输入电压范围的单电感非隔离型三端口变换器,并通过控制策略可实现3个端口之间的能量流动和功率分配。该文提出的变换器是基于四开关Buck-Boost(FSBB)变换器通过直接构造法和多输入端口构造法结合得到的,光伏组件端口和储能端口串联的结构打破了传统的分时策略的限制,可进一步拓宽变换器的运行范围,同时由于结构特性还可使得三端口变换器的控制器设计得到简化。最后,对提出的拓扑设计实验样机,通过实验验证变换器理论分析的正确性以及在真实的光伏组件中运行的可行性。 展开更多

关键词 DC-DC变换器 BUCK-BOOST变换器 能量管理 三端口变换器 单电感 宽输入范围 串联结构

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基于硅通孔的双螺旋嵌套式高密度电感器三维结构及解析模型

3

作者 尹湘坤 马翔宇 王凤娟 《电子与封装》 2025年第9期63-68,共6页

为了满足射频系统微型化、集成化发展对无源电感器在高电感密度、硅基三维集成等方面的需求,基于硅通孔技术提出了一种硅基三维集成的高密度电感结构,并建立了精确的电感解析模型。该结构采用硅通孔和重布线层的三维嵌套实现了多个螺旋... 为了满足射频系统微型化、集成化发展对无源电感器在高电感密度、硅基三维集成等方面的需求,基于硅通孔技术提出了一种硅基三维集成的高密度电感结构,并建立了精确的电感解析模型。该结构采用硅通孔和重布线层的三维嵌套实现了多个螺旋层的叠加,利用螺旋层之间的磁场耦合增强了硅衬底三维空间的磁场强度,实现了119.7 nH/mm^(2)的电感密度,通过减小平行金属的电场耦合长度降低了寄生电容,实现了~5 GHz的自谐振频率和高品质因数。所提出的电感解析模型与有限元仿真结果误差小于3.2%,证明了该模型的精确性。提出的双螺旋嵌套式电感器采用硅基三维集成结构实现,具有较高的电感密度和良好的宽频特性,为射频系统的无源电感微型化设计提供了重要解决方案。 展开更多

关键词 硅通孔 嵌套式电感器 双螺旋 三维集成电路

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采用三相-两相平衡变压器的三相AC-DC变换器分析

4

作者 叶思文 沈一鹤 +4 位作者 朱佳伟 魏铭欧 杨喜军 江剑峰 陈圣泽 《变频器世界》 2025年第2期78-84,共7页

基于实际电感电流与期望电感电流的斜率关系,分析了单相功率因数校正器(PFC)中升压电感过零交越失真机理,给出了几种能够提高网侧过零附近升压电感端电压的电路,使得实际电感电流上升斜率明显大于期望电感电流,无需改变原有控制结构和... 基于实际电感电流与期望电感电流的斜率关系,分析了单相功率因数校正器(PFC)中升压电感过零交越失真机理,给出了几种能够提高网侧过零附近升压电感端电压的电路,使得实际电感电流上升斜率明显大于期望电感电流,无需改变原有控制结构和控制策略。分析了采用三相-两相平衡变压器(Scott变压器)以及单相功率因数校正器来实现三相AC-DC变换器的原理,并探讨了在航空供电频率应用的可能性。 展开更多

关键词 电感电流过零交越失真 三相-两相平衡变压器 三相AC-DC变换器 单相功率因数校正器

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三电感双Buck逆变器 被引量：7

5

作者 谢江华 张方华 王旭东 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2014年第21期3413-3422,共10页

双Buck逆变器(dual buck inverter,DBI)不存在桥臂直通的问题,且功率开关管和续流二极管分离,便于实现续流二极管的最优选取,因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。但是,传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波,磁性元件利用率偏低... 双Buck逆变器(dual buck inverter,DBI)不存在桥臂直通的问题,且功率开关管和续流二极管分离,便于实现续流二极管的最优选取,因此DBI具有可靠性和变换效率方面的优势。但是,传统DBI滤波电感上的电流是半周期正弦波,磁性元件利用率偏低。为了解决这个问题,提出一种三电感DBI(three-inductor DBI,TIDBI),通过从原始的电感中分离出一个交流滤波电感作为主导的滤波电感,并将两个直流滤波电感耦合,从而提高磁性元件的利用率,有效地降低了滤波电感的体积和重量。详细分析TIDBI的工作原理,给出滤波电感的设计原则。最后通过实验结果验证理论分析的正确性。 展开更多

关键词 三电感 双BUCK逆变器 滤波电感 耦合电感

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基于拓扑组合的高增益Boost变换器 被引量：56

6

作者 罗全明 闫欢 +2 位作者 孙明坤 邹灿 周雒维 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期96-102,共7页

提出一种基于拓扑组合的高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行了详细分析,并进行了实验研究,结果表明该变换器在开关占空比D>0.5时具有如下特点:①电压增益为基本Boost变换器的两倍;②变换器中两Boost变换单元可实现自动均... 提出一种基于拓扑组合的高增益Boost变换器,对其工作原理和性能特点进行了详细分析,并进行了实验研究,结果表明该变换器在开关占空比D>0.5时具有如下特点:①电压增益为基本Boost变换器的两倍;②变换器中两Boost变换单元可实现自动均流,与交错并联Boost变换器相比,不需均流控制,控制电路简单;③有源开关的电压应力为输出电压的一半,即为基本Boost变换器有源开关电压应力的一半。 展开更多

关键词 BOOST变换器 开关电感三端网络 高电压增益

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一类基本双频DC-DC变换器 被引量：16

7

作者 杜雄 周雒维 +1 位作者 侯世英 罗全明 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第5期24-28,共5页

从开关电感三端网络旋转得到基本DC-DC变换器出发,提出了双频开关电感三端网络和一类基本双频DC-DC变换器拓扑结构。该双频DC-DC变换器中包含高频开关单元和低频开关单元,其中低频单元主要承担处理功率的功能,高频单元主要用于提高系统... 从开关电感三端网络旋转得到基本DC-DC变换器出发,提出了双频开关电感三端网络和一类基本双频DC-DC变换器拓扑结构。该双频DC-DC变换器中包含高频开关单元和低频开关单元,其中低频单元主要承担处理功率的功能,高频单元主要用于提高系统性能。低频单元为高频开关分流,使高频部分可工作在很高的频率用于提高动态响应速度。并以双频Buck变换器为例,对其稳态和动态特性进行了分析,提出了改进措施来提高动态响应速度。理论分析和实验结果均验证了双频Buck变换器的输出性能与单个高频Buck变换器一致。 展开更多

关键词 开关电感三端网络 变换器 双频变换器 效率

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一种交错并联高升压BOOST变换器 被引量：37

8

作者 汪洋 罗全明 +1 位作者 支树播 周雒维 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2013年第5期133-139,共7页

新能源并网发电系统中,具有高升压特性的升压变换器是不可或缺的一部分。介绍了一种交错并联BOOST变换器,具有高增益、低电压电流应力、效率高、体积小的优点。从基本BOOST变换器的开关电感三端网络出发,通过在其三条支路中串入合适极... 新能源并网发电系统中,具有高升压特性的升压变换器是不可或缺的一部分。介绍了一种交错并联BOOST变换器,具有高增益、低电压电流应力、效率高、体积小的优点。从基本BOOST变换器的开关电感三端网络出发,通过在其三条支路中串入合适极性的电压源,经过对比分析,确定了最优的高增益开关电感三端网络,最后得到一种基于拓扑组合的高增益BOOST变换器。对其工作原理和性能特点分别进行了分析,并进行了实验研究,结果表明该变换器在开关占空比D>0.5时具有如下特点:①电压增益为基本BOOST变换器的两倍;②变换器中两BOOST变换单元可实现自动均流,与传统型交错并联BOOST变换器相比,不需均流控制,控制电路简单;③有源开关的电压应力为输出电压的一半,即为基本BOOST变换器有源开关电压应力的一半。 展开更多

关键词 新能源发电 BOOST变换器 拓扑组合 开关电感三端网络 高电压增益

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一种三绕组零纹波高增益DC/DC变换器 被引量：17

9

作者 高伟 罗全明 +2 位作者 吕星宇 韦玉麒 周雒维 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第1期232-241,共10页

新能源并网发电系统的应用使得零纹波高增益DC／DC变换器成为研究热点。在一种耦合电感型DC／DC变换器的基础上，引入无源零纹波电路，推导得到一种三绕组零纹波高增益DC／DC变换器。三绕组耦合电感实现了高增益的同时，还实现了零纹波... 新能源并网发电系统的应用使得零纹波高增益DC／DC变换器成为研究热点。在一种耦合电感型DC／DC变换器的基础上，引入无源零纹波电路，推导得到一种三绕组零纹波高增益DC／DC变换器。三绕组耦合电感实现了高增益的同时，还实现了零纹波功能。倍压电路的使用，使得变换器的电压增益进一步得到提高，还限制了二极管寄生电容与漏感谐振产生的电压尖峰。两个有源开关相互钳位，限制了开关管关断时刻的电压尖峰，还实现了零电压开通。变换器功率器件的电压应力均远低于输‘出电压，可选用低耐压器件来提高变换器效率。最后搭建一台250W、48V／380V的实验样机验证理论分析的正确性。 展开更多

关键词 零纹波 三绕组耦合电感 高增益:高效率

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基于Yd连接的三相有源桥双向DC／DC变换器 被引量：2

10

作者 张勋 王广柱 王婷 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2015年第7期7-8,16,共3页

在传统单相DC/DC变换器及基于Yd连接的三相DC/DC变换器的基础上,对基于Yd连接的三相DC/DC变换器拓扑结构进行了理论分析,并采取相应的控制策略抑制因三相电感存在差异导致的三相电流不平衡,最后搭建了实验平台,验证了理论分析的正确性... 在传统单相DC/DC变换器及基于Yd连接的三相DC/DC变换器的基础上,对基于Yd连接的三相DC/DC变换器拓扑结构进行了理论分析,并采取相应的控制策略抑制因三相电感存在差异导致的三相电流不平衡,最后搭建了实验平台,验证了理论分析的正确性和该拓扑结构的可行性。 展开更多

关键词 变换器 三相电感 三相电流不平衡

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基于开关电感的增强型Z源三电平逆变器 被引量：16

11

作者 王晓刚 张杰 《电力系统保护与控制》 EI CSCD 北大核心 2015年第16期65-72,共8页

分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源... 分析了基于空间矢量脉宽调制(SVPWM)的常规单z源三电平中点钳位(NPC)逆变器的升压能力,指出若直通矢量作用时间不超过某一有效矢量的作用时间,则逆变器的电压增益最大值仅为1.15,不具备升压能力。对SVPWM方法作出修改,使电压增益与z源两电平逆变器的相同。为了进一步提高升压能力,提出一种增强型z源网络,直流母线的正端和负端各引入1个开关电感(SL)单元,不仅提高电压增益,而且在相同电压增益的条件下降低了在z源网络电容的电压应力,还能实现中点电位平衡。在此基础上又提出了升压能力更强的多单元开关电感增强型z源网络。仿真结果表明,改进SVPWM方法和新型拓扑对提高z源三电平NPC逆变器的升压能力十分有效。 展开更多

关键词 Z源逆变器 三电平 开关电感 空间矢量脉宽调制

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一种具有中点平衡功能的三电平异步电机直接转矩控制方法 被引量：26

12

作者 林磊 邹云屏 +3 位作者 王展 金红元 邹旭东 钟和清 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第3期46-50,共5页

对三电平逆变器供电异步电机直接转矩控制(DTC)系统进行了研究。以固定合成矢量为基础,提出了一种三电平异步电机DTC控制方法,并使用基于三相输出电流方向及中点不平衡方向检测的中点平衡Bang-Bang控制方法来控制中点电位平衡。使用文中... 对三电平逆变器供电异步电机直接转矩控制(DTC)系统进行了研究。以固定合成矢量为基础,提出了一种三电平异步电机DTC控制方法,并使用基于三相输出电流方向及中点不平衡方向检测的中点平衡Bang-Bang控制方法来控制中点电位平衡。使用文中的DTC方法,可以抑制三电平直流侧中点不平衡,限制输出电压dv/dt,减小开关损耗,同时获得良好的电机调速特性。实验结果证明了该控制方法的可行性。 展开更多

关键词 异步电机 三电平逆变器 直接转矩控制 固定合成矢量 中点平衡 Bang—Bang控制

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基于固定合成矢量的三电平异步电机直接转矩控制 被引量：12

13

作者 林磊 邹云屏 +4 位作者 钟和清 邹旭东 张杰 张允 黄朝霞 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第27期120-125,共6页

针对传统的具有中点电位平衡功能的三电平固定合成矢量异步电机直接转矩控制(direct torque control,DTC)方法会引起较大的定子磁链和转矩纹波的缺点,该文改进固定合成矢量的合成方式,提出了适用于高性能三电平异步DTC系统的"24矢... 针对传统的具有中点电位平衡功能的三电平固定合成矢量异步电机直接转矩控制(direct torque control,DTC)方法会引起较大的定子磁链和转矩纹波的缺点,该文改进固定合成矢量的合成方式,提出了适用于高性能三电平异步DTC系统的"24矢量"法和"24矢量+变调制比"法。从磁链、转矩控制性能的角度出发,分析了其对电机性能的改善。这两种方法物理概念清晰,结构简单,易于实现,同时还保留了传统固定合成矢量方法的优点。实验结果证明了控制方法的正确性和可行性。 展开更多

关键词 异步电机 三电平逆变器 直接转矩控制 固定合成矢量 定子磁链纹波 转矩纹波

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一种零电压零电流软开关直流变换器的研究 被引量：7

14

作者 王正仕 楼珍丽 +1 位作者 曾雨竹 张仲超 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第2期334-338,共5页

提出了一种零电压零电流软开关三电平直流变换器.利用耦合电感取代常规滤波电感,耦合电感所感应出的电压通过功率变压器反射回原边,使变换器在零状态时的循环电流减小至零,以实现内管的零电流关断.通过改变耦合线圈的匝比,可以任意设置... 提出了一种零电压零电流软开关三电平直流变换器.利用耦合电感取代常规滤波电感,耦合电感所感应出的电压通过功率变压器反射回原边,使变换器在零状态时的循环电流减小至零,以实现内管的零电流关断.通过改变耦合线圈的匝比,可以任意设置用于电流回零的电压幅值,以调节电流回零时间.该变换器实现了外管的零电压开关和内管的零电流开关,由于在零状态时一次侧不存在环流,减小了通态损耗,提高了变换效率.实验样机验证了该电路的主要性能,电压电流实验波形显示了三电平的低电压应力特点和零电压开通、零电流关断的软开关性能. 展开更多

关键词 三电平直流变换器 耦合电感 零电压零电流软开关

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单周期控制单电感三电平无桥升压的功率因数校正 被引量：2

15

作者 杨庆江 景艳凤 李晓 《黑龙江科技学院学报》 CAS 2012年第6期604-607,共4页

为提高逆变器或不间断电源控制系统的功率因数,抑制输入电流的谐波,将单周期控制技术应用到一种新型的单电感三电平无桥升压功率因数校正电路,分析其充放电的工作原理与单周期控制模式,建立了单周期控制的单电感三电平无桥升压电路的Sim... 为提高逆变器或不间断电源控制系统的功率因数,抑制输入电流的谐波,将单周期控制技术应用到一种新型的单电感三电平无桥升压功率因数校正电路,分析其充放电的工作原理与单周期控制模式,建立了单周期控制的单电感三电平无桥升压电路的Simulink模型。结果表明:单周期控制能够抑制输入电流中的谐波,总谐波畸变率为0.1,输入功率因数达0.995。 展开更多

关键词 功率因数 单周期控制 单电感三电平无桥

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一种新型交错并联型buck变换器 被引量：4

16

作者 陈显东 曹太强 黎凡森 《电子技术应用》 北大核心 2017年第7期153-156,共4页

通过传统buck变换器的三端口网络模型中引入一个开关电容,得到了一种新型带开关电容交错并联buck变换器。通过对新型变换器进行理论分析可知,与传统buck变换器相比,当占空比D<0.5时,新型变换器不仅输出电流纹波减小,且在相同占空比... 通过传统buck变换器的三端口网络模型中引入一个开关电容,得到了一种新型带开关电容交错并联buck变换器。通过对新型变换器进行理论分析可知,与传统buck变换器相比,当占空比D<0.5时,新型变换器不仅输出电流纹波减小,且在相同占空比下实现了更高的电压增益;同时开关管的电压应力减小,其电流应力均为输出电流的一半,有利于器件的选择和散热。因此新型变换器非常适合于低输出电压、大电流的场合及输入、输出电压相差较大的系统。最后通过仿真验证了理论分析正确性。 展开更多

关键词 BUCK变换器 交错并联 三端口

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单相功率因数校正变换器输入电流过零畸变的改善方法 被引量：24

17

作者 曲小慧 阮新波 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2006年第24期66-71,共6页

输入电流在输入电压过零点附近会发生畸变是功率因数校正(PFC)变换器普遍存在的现象。当输入频率增大时,其畸变会变得非常严重。该文详细分析了PFC变换器的输入电流在输入电压过零附近产生畸变的原因,指出电感大小和电流环的相位差是影... 输入电流在输入电压过零点附近会发生畸变是功率因数校正(PFC)变换器普遍存在的现象。当输入频率增大时,其畸变会变得非常严重。该文详细分析了PFC变换器的输入电流在输入电压过零附近产生畸变的原因,指出电感大小和电流环的相位差是影响高频输入下过零畸变严重的根本原因,Boost三电平变换器由于可以减小电感,提高等效开关频率,因此可以有效地减小过零畸变。仿真和实验结果证明了该变换器输入电流的各次谐波均有效地减小。该拓扑适合于高输入频率下的PFC应用场合,尤其对于即将采用360Hz-800Hz变频交流供电体制的航空电网。 展开更多

关键词 电力电子 过零畸变 电感大小 相位差 三电平变换器 航空电网

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三电平变压器中漏感对二极管换流影响 被引量：3

18

作者 袁义生 龚昌为 《电力电子技术》 CSCD 北大核心 2012年第6期85-87,共3页

针对高频隔离直流变换器初级环流阶段的次级二极管工作状态问题,分析了此工作阶段的等效电路,推导了次级二极管换流条件,指出变压器漏感是决定二极管换流与否的一个关键因素。得到了两种工作模式下各电流变化解析公式,然后分析了两种模... 针对高频隔离直流变换器初级环流阶段的次级二极管工作状态问题,分析了此工作阶段的等效电路,推导了次级二极管换流条件,指出变压器漏感是决定二极管换流与否的一个关键因素。得到了两种工作模式下各电流变化解析公式,然后分析了两种模式对各工作器件的影响。最后通过实验证明了变压器漏感大的电路在初级环流阶段不会发生二极管换流,反之则会发生二极管换流。 展开更多

关键词 变压器 漏感 二极管换流 三电平

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高性能螺线管微电感的制作 被引量：2

19

作者 方东明 周勇 赵小林 《Journal of Semiconductors》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第8期1422-1425,共4页

利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具... 利用MEMS技术制作了高性能的空芯螺线管型射频微机械电感.这种微电感采用铜线圈以减小线圈寄生电阻,整个微电感的面积是880μm×350μm,与平面螺旋型微电感相比,有效地节省了芯片面积.测试结果表明,微电感在较宽的工作频率范围内具有高Q值,微电感最大Q值为38(@6GHz),对应的电感量为1·82nH. 展开更多

关键词 螺线管电感 射频微机电系统 品质因素 三维

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软开关三电平DC/DC变换电路的发展及分析 被引量：1

20

作者 楼珍丽 李玉玲 张仲超 《高电压技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第7期34-36,共3页

介绍了三电平直流变换器的突出优点及其与软开关技术相结合的发展趋势、各发展时期有技术代表性的典型电路拓扑结构及其主要性能特点。针对零电流技术中因引入储能电容而引起的副边高电压应力问题,提出了一种新型的零电压零电流软开关... 介绍了三电平直流变换器的突出优点及其与软开关技术相结合的发展趋势、各发展时期有技术代表性的典型电路拓扑结构及其主要性能特点。针对零电流技术中因引入储能电容而引起的副边高电压应力问题,提出了一种新型的零电压零电流软开关三电平直流变换电路拓扑:通过耦合电感实现电流回零,通过改变耦合电感的变比来方便地设定原边环流置零时间,降低环流损耗,实现内管的零电流关断。实验样机验证了这种电路的主要性能,电压电流实验波形显示了三电平的低电压应力特点和零电压开通、零电流关断的软开关性能。 展开更多

关键词 三电平直流变换器 耦合电感 软开关

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