Circuit Topology and Output Power Control of Unidirectional High-Frequency-Isolated DC-DC Converter

单向高频隔离DC-DC转换器的电路拓扑和输出功率控制

• 批准号: 21H01310
• 负责人: 竹下 隆晴
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Nagoya Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01310/
• 关键词: パワーエレクトロニクス; DC-DCコンバータ; 高周波絶縁; 電力変換器; 充電器

持続可能な開発目標 (SDGs) に向けて，直流電力供給システムや電気自動車などの新たな開発が進められる。直流配電における電力変換器やガソリン車の給油時間と同程度の充電時間とする急速充電器などにおいては，安全性を確保した高周波絶縁型の大容量高効率DC-DCコンバータの開発が必要になってくる。本研究では，高周波絶縁型単方向SR-SABコンバータ(Secondary-Resonant Single-Active-Bridge DC-DC Converter)を提案する。SR-SABコンバータは，一次側回路はアクティブなHブリッジ回路で，二次側は小容量キャパシタを並列接続したパッシブなダイオード整流回路でそれぞれ構成され，さらに損失を低減するソフトスイッチングを実現できる点に大きな特徴がある。SR-SABコンバータの出力電力制御および応用回路として，具体的に以下の3項目を実施している。１．高周波トランスの周波数制御による出力電力制御の確立では，SR-SABコンバータの高周波トランスの周波数を変化させる出力電力制御法において，出力電力範囲に応じた入出力電圧，周波数制御範囲，トランス巻数比，インダクタンスなどの設計を明かにした。実験により電力特性を確認した。２．一次電圧波形制御による出力電力制御法の確立では，SR-SUBコンバータの一次電圧波形の零電圧期間を変化させる出力電力制御において，零期間と出力電力の関係を導出した。さらに，高速な出力電力制御を実現するための零期間の制御法を提案し，実験により基本特性を確認した。３．大電力のための三相SR-SABコンバータ回路と制御法の確立では，三相回路構成について検討した。三相トランスのΔ-Y結線で三相SR-SABコンバータの理論解析をし，高周波電圧の周波数制御による電力制御法を提案した。周波数による電力制御特性を実験で確認した。

DC电源系统和电动汽车等新开发项目将朝着可持续发展目标（SDG）的方向进行。对于用于DC分布的电源转换器和具有与汽油汽车加油的时间大约相同的时间的快速充电器，有必要开发高频隔离类型，高容量，高效率，高效率DC-DC转换器以确保安全性。在这项研究中，我们提出了一个高频隔离单向SR-SR-SR-SAB转换器（次级共振单活性桥DC-DC转换器）。 SR-SAB转换器由活跃的H桥电路组成，次级侧由被动二极管整流器电路组成，其小电容电容器并联连接，此外，该电容器可以实现损失的软切换。以下三个特定项目作为输出功率控制和SR-SAB转换器的应用电路实现。 1。通过频率控制高频变压器的频率控制，根据输出功率控制方法的输出功率范围，输入/输出电压，频率控制范围，变压器的转换比和电感范围的设计已揭示了SR-SAB转换器高频变压器的频率的频率。通过实验证实了功率特征。 2。在使用主要电压波形控制的输出功率控制方法时，零周期和输出功率之间的关系是在输出功率控制中得出的，这改变了SR-SUB转换器的主电压波形的零电压周期。此外，提出了一种零周期控制方法来实现高速输出功率控制，并通过实验确认了基本特征。 3。在建立三相SR-SAB转换器电路以进行高功率和控制方法时，我们检查了三相电路配置。使用三相变压器的δ-Y连接对三相SR-SR-SR-SR转换器进行了理论分析，并通过高频电压的频率控制提出了功率控制方法。在实验中证实了基于频率的功率控制特性。

项目成果

Analysis of Unidirectional Isolated Y-Y Connection Three-Phase DC-DC Converter

单向隔离Y-Y连接三相DC-DC变换器分析

• DOI: 10.1109/ifeec53238.2021.9661684
• 发表时间: 2021
• 期刊: The 5th IEEE International Future Energy Electronics Conference (IFEEC 2021)
• 作者: Tuan Mai Van;Budo Kohei;Tuan Cao Anh;Takeshita Takaharu
• 通讯作者: Takeshita Takaharu

Δ-Y結線変圧器を用いた三相絶縁型SR-SAB DC-DCコンバータ

使用 Δ-Y 连接变压器的三相隔离 SR-SAB DC-DC 转换器

• 发表时间: 2022
• 作者: 五十嵐一;西尾敦志，武道宏平，竹下隆晴
• 通讯作者: 西尾敦志，武道宏平，竹下隆晴

Output Power Characteristics of Isolated Secondary-Resonant SAB DC-DC Converter for Output Voltage Variation

隔离二次谐振 SAB DC-DC 转换器输出电压变化的输出功率特性

• 发表时间: 2022
• 期刊: 2022 24th European Conference on Power Electronics and Applications (EPE'22 ECCE Europe)
• 作者: Shota Yamashita;Kohei Budo;Takaharu Takeshita
• 通讯作者: Takaharu Takeshita

Y-Y結線変圧器を用いた三相SR-SAB DC-DCコンバータ

采用 Y-Y 连接变压器的三相 SR-SAB DC-DC 转换器

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤大誠;武道宏平，竹下隆晴
• 通讯作者: 武道宏平，竹下隆晴

Unidirectional Active-Passive Bridge (APB) DC-DC Converter based on Resonant Control: FSM, PMW operation with Soft-switching range and Step Power Control Method

基于谐振控制的单向有源-无源桥 (APB) DC-DC 转换器：FSM、具有软开关范围的 PMW 操作和阶跃功率控制方法

• DOI: 10.1109/ecce47101.2021.9595317
• 发表时间: 2021
• 期刊: IEEE Energy Conversion Congress & Exposition (ECCE 2021)
• 作者: Tuan Cao Anh;Takeshita Takaharu
• 通讯作者: Takeshita Takaharu