结实型谐振直流环节逆变器的分析和研究

电力电子技术发展的主要趋势之一是高频化，而谐振软开关技术是实现高频化的有效途径。本文以较有研究价值的结实型谐振直流环节作为研究对象．讨论了其工作原理、工作状态分析和控制特性。并结合逆变器负载对整个结实型谐振直流环节几种有效的控制策略作了研究，最后以单相结实型谐振直流环节逆变器为对象进行了仿真，验证了理论分析结果。     

具有恒流恒频恒压特性的IPT系统参数设计

针对传统恒流恒频恒压控制方法须额外增加开关电路和闭环控制存在的缺点,以谐振网络拓扑为原边并联-副边串联型(PS型)的感应电能传输(IPT)系统为研究对象,基于交流阻抗法,推导出原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压近似恒定的约束条件.从而提出一种谐振网络参数的综合设计流程,使得系统在所设计的负载范围内,就能自然地保证原边谐振电流、系统谐振工作频率和负载输出电压同时近似恒定.该方法不加额外辅助开关电路便可同时实现恒流、恒频和恒压,具有良好的负载兼容性.仿真及实验结果验证了这种具有恒流恒频恒压特性的参数设计流程的正确性和有效性.     

推挽式零电压开关多谐振高频变换器的直流稳态分析

将零电压开关多谐振技术应用于推挽变换器电路，提出了一种推挽式零电压开关多谐振高频变换器（ＰＰＺＶＳ－ＭＲＣ）电路方案，较全面、完整地对其稳态工作模式和直流特性进行了分析，发现了变换器正常运行的４种工作模式。用自编制的ＰＰＺＶＳ－ＭＲＣ的计算机仿真程序，仿真研究了ＰＰＺＶＳ－ＭＲＣ电路中各处电压、电流的稳态变化规律以及电路的直流电压增益与开关频率的变化特性。设计并实现了输入４８Ｖ、输出５Ｖ、功率５０Ｗ的离线式ＰＰＺＶＳ－ＭＲＣ实验电路，通过实验验证了理论分析的正确性。     

准谐振直流环节逆变电路的设计与实现

分析了一种准谐振直流环节逆变电路的基本原理及其不同工作模态,建立了基于MATLAB/Simulink/Power System工具箱的准谐振直流环节逆变电路的仿真模型.结合仿真结果研究了谐振参数变化对准谐振直流环节逆变电路的影响.在全负载范围内谐振电路能正常运行的结果,验证了理论分析和所建模型的正确性.     

谐振式无线电能传输系统负载特性的分析与优化

研究谐振式无线电能传输系统的电阻负载特性以及对传输效率和输出功率的优化方案.在耦合系数、工作频率一定的前提下,通过理论推导得到传输效率、输出功率与系统负载关系.研究表明,谐振式无线电能传输系统的最大传输效率与最大输出功率所对应的系统负载之间存在最佳负载值,它是改善系统输出功率和传输效率的有效途径.最后,搭建一个小功率谐振式无线电能传输系统平台,实验结果与理论分析结论相一致.     

宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统谐振器设计

为提高谐振式无线电能传输系统的工作频率范围并定量化设计谐振器的参数,首先根据谐振式无线电能传输原理,建立电路模型方程,研究了系统传输特性与谐振器线圈参数之间的关系,在指定谐振频率、传输距离、负载和接收功率情况下,实现线圈半径及匝数等参数的选取方法.同时在谐振器参数给定情况下,仿真分析了负载功率、发射线圈电流、传输效率等传输特性随传输距离的变化特性.最终,结合所设计研制的宽频磁耦合谐振式无线电能传输系统,通过试验对理论推导和仿真计算进行了进一步验证,试验结果与理论分析和仿真结果相吻合.      

一种新的ΣΔ内部DAC实现方案

提出了一种基于电流模技术的动态元件匹配方案,用以实现ΣΔＡＤＣ中内部多位数－模转换器（ＤＡＣ）。为减少由于ＣＭＯＳ工艺中的非理想因素引起的电路失配,基本ＤＡＣ单元设计采用精密电流拷贝电路,采用动态元件匹配的设计思想,选择一阶动态平均权重（ＤＷＡ）算法进行选通电路的设计,对各基本ＤＡＣ单元进行动态选通,将元件之间的失配误差转换为高频噪声分量。这些高频分量在ΣΔＡＤＣ单元进行动态选通,将元件之间的失本     

无线电能传输的双边LCL补偿网络建模与分析

利用双边LCL谐振补偿网络,实现磁耦合谐振式无线电能传输系统(MCR-WPT)在一些应用场合需要恒流输出的要求.首先,对LCL谐振网络进行建模与分析.其次,采用电路互感理论构建双边LCL谐振补偿磁耦合结构的等效电路模型,提出其参数配置的方法并对其性能进行分析.最后,通过样机实验,验证所提出参数配置方法和理论分析的可行性和正确性.实验样机的输出电流波动小于3%,在负载电阻大于100Ω时,整机效率可达到90%以上.     

动态电压恢复器的控制策略

通过把负载电压看作动态电压恢复器(DVR)的控制对象,开关器件的占空比看作控制量,电网电压和负载电流看作干扰量,可将DVR的数学模型简化为单输入单输出系统.结合控制量的计算方法,推导出了控制量到被控对象和干扰量到被控对象的传递函数.分析传递函数可知,负载电流特别是其中的高频分量会使DVR的补偿性能变坏.提出了误差校正控制方法,在传统电网电压前馈的基础上通过误差校正实现了负载电流前馈,基本消除了负载电流的影响.仿真结果验证了理论分析的正确性.     

一种倍流同步整流有源箝位DC/DC变换器的研究

为提高低输出电压的ＤＣ／ＤＣ变换器的效率,提出了一种倍流同步整流有源箝位ＤＣ／ＤＣ变换器,电路拓扑主要包括有源箝位电路、隔离变压器和倍流同步整流电路。分析了该变换器的工作原理,并进行了稳态分析,给出了各开关器件的电压、电流应力公式。理论分析表明,该变换器的开关器件的电压应力特性优异,开关器件均可实现零电压开通,适用于较宽的输入电压范围和较高的开关频率,实验样机得到了较高的效率和功率密度。     

基于ZVRT的零电压DC/AC变换器的研究

提出一种低频方波输出的零电压DC/AC变换器,它结合了Buck DC/DC变换器和半桥DC/AC变换器的特点,合二为一,负载侧输出为低频方波信号.在低频正负半波期间,电路工作在ZVRT-BUCK变换器模式,两个开关管互为主开关管和辅助开关管.详细分析了它的工作原理和软开关情况,由于采用了ZVRT技术,两个开关管均实现了零电压通断,提高了电路效率.实验结果验证了该方案是可行的.     

高压谐振型DC-DC变换器的调压调频控制方案

为解决高压开关电源高频化过程遇到的变压器分布参数对性能影响的问题 ,采用谐振变换器技术方案 ,通过调整回路参数 ,使变换器工作在谐振状态 ,减少了系统的损耗。建立了包含 Buck变换器、谐振变换器、高压变压器和倍压整流器的直流高压开关电源系统仿真模型。通过仿真 ,分析了谐振变换器工作过程 ,研究了主回路电气参数对谐振变换器的影响。仿真说明谐振变换器工作在感性状态开关损耗较小。实验结果验证了仿真分析的正确性。     

基于超级电容的交直交牵引供电系统及控制策略

针对传统电气化铁路中无功、谐波、负序等电能质量问题和电分相问题,并考虑牵引负荷的冲击性,提出一种由多端口交直交(AC/DC/AC)变流器、牵引变压器及超级电容储能构成的牵引供电系统及控制策略.牵引变压器的二次侧分别通过两个整流端口与变流器中的单相整流器相连,将整流器的直流母线并联引出,变流器的逆变端口连接在牵引网上;超...     

基于矩阵式变换原理的三相可控整流器

基于三相-三相矩阵式变换器(MC)的拓扑与开关函数矩阵，建立了一种三相可控整流器(三相AC／DCMC)的拓扑和开关函数矩阵．该整流器的最大输出电压幅值可达输入相电压幅值的1．5倍，输出电压极性任意可调，并具有宽范围输出电压调节、正弦输入电流零位移以及电能双向流动等能力，是一种通用的三相可控整流器．其应用场合包括AC／DC电动机传动、直流励磁、有源电力滤波、功率因数校正等许多领域．利用SIMULINK4．1进行仿真研究后，采用开关函数算法和一步换流策略实现了一种三相AC／DCMC带负载系统．仿真与实验结果验证了理论分析的正确性．     

Boost-Buck型DC/DC变换器的滑模控制

文章基于 Boost- Buck电路 ,采用滑模变结构控制 ,设计了一个 1 .1 k W的升 -降压型 DC/DC变换器。该滑模控制器由两个独立的控制器组成 ,分别控制升压环节、降压环节 ,根据电路状态动态调节 ,互不影响。该控制方案能有效地克服输入电压、负载扰动及参数摄动 ,充分发挥了滑模控制快速响应、鲁棒性强等优点 ,并且实现简单、控制灵活 ,具有很好的实际应用价值。计算机仿真结果证实了理论分析与设计的正确性。     

采用死区补偿和输出电流补偿的数控UPS逆变器

为在不增加传感器的情况下,改善不间断电源(U PS)逆变器的输出动静态性能,提出了一种数字控制策略。该策略利用面积等效原理,将线性负载下的死区等效为方波扰动,利用前馈对其补偿;将输出电流视为对控制系统的扰动,并利用前馈补偿,通过对输出电压的微分运算获得输出滤波电容电流值,从而在不使用电流传感器的情况下,实现了对U PS逆变器的准双环控制。在1 kVA的样机上进行实验研究,其结果在额定阻性负载下的稳态总谐波畸变率(THD)为2.49%,空载与额定负载间阶越变化下的电压调整率为6.75%。结果表明:死区补偿和输出电流补偿有效,整个控制策略的可行。     

静止无功发生器直流侧电压对无功补偿特性的影响研究

为设计静止无功发生器的直流侧电压,分析了直流侧电压的取值对补偿特性的影响,提出了直流侧电压的设计方法.该方法通过输出的无功电流设计完全补偿无功功率时所需的直流侧电压理论最小值,当直流侧电压小于理论最小值时,在正弦调制方法和非正弦调制方法下,分别通过功率因数和谐波电流设计直流侧电压,并且定量分析了在非正弦调制方法下保证电源基波功率因数为1时注入电网的谐波电流值.与工程应用中通过工程经验或者通过仿真来设计直流侧电压的方法相比,该方法可以定量地设计直流侧电压,减小了直流侧电压设计的盲目性.实验验证了所提出的设计方法的有效性.     

S-LCC型无线电能传输系统补偿网络分析

为分析S-LCC型拓扑结构的无线电能传输系统中补偿网络参数对于传输特性的影响,首先利用双线圈等效电路模型建立回路电路方程并推导出系统输出功率表达式,其次在不同参数条件下讨论系统的恒流恒压特性,确定以最优输出功率为目标的补偿网络参数之间的相互关系,分析负载电阻与谐振电感以及寄生电阻对于系统输出功率的影响,并搭建双线圈WPT实物系统。研究结果表明：可精准确定以最优输出功率为目标的原副边侧谐振电容关系;系统的输出功率随负载电阻的增加而表现出先增加后减少或者先增加后减少再增加又减少的趋势;最佳负载电阻随着谐振电容的减少而先减少后增加,随着谐振电感的减少而先减少后增加,随着寄生电阻的增加而增加。     

基于最大输出电流的智能太阳能电源管理电路

为实现跟踪太阳能电池板的最大功率点, 提出一种基于直流鄄直流(DC/ DC: Direct Current-Direct Current)变换器最大输出电流的方法, 并将模糊逻辑控制理论应用于太阳能电源管理电路进行智能化充放电管理。 建立了 DC/ DC 变换器数学模型, 理论证明了基于最大输出电流跟踪太阳能电池板的最大功率点的可行性。 模型采用 STM8L151K4T6 单片机控制 Sepic 变换器电路实现了对 3 W 的小功率太阳能电池板的最大功率点跟踪, 对储能元件蓄电池的恒流恒压充电控制以及过充和过放保护进行控制。 实验结果验证了该设计的合理性和有效性, 实现了太阳能电源管理电路的最优控制。     

航空三相有源功率因数校正技术比较

总结了航空电源标准的要求,指出航空三相功率因数校正(PFC)的设计需要特别考虑频率变化和电源电压不平衡条件下输入电流的谐波和直流输出电压的纹波。通过综述航空三相PFC的研究现状,选择了3种典型航空三相有源PFC方案——三相脉冲宽度调制(PWM)整流器、传统有源电力滤波器(APF)和广义APF,建立了3种方案的单相统一模型,对其谐波特性进行了理论分析和开关应力的计算,以比较3种方案的效率和功率密度。对3种方案分别设计了5kW的航空三相PFC,通过仿真结果对理论分析进行了验证。结果表明:将广义APF应用到航空三相PFC中具有较大的技术优势。最后指出需要解决广义APF直流输出电压不可控的问题和滤波电感的优化设计的问题。