耦合电感对交错并联变换器输出特性的影响

为了解决交错并联变换器动态和稳态特性的提高与耦合电感耦合度的关系,以双通道交错并联变换器为研究对象,从电路角度分析了耦合电感在正向耦合及反向耦合方式下,不同耦合度对交错并联变换器输出特性的影响,并进行了仿真验证,结果表明:理论分析与仿真结果完全一致.耦合电感的设计应选择反向耦合方式,在满足变换器动态响应速度的基础上,力求稳态纹波最小,为交错并联变换器提高动态响应、减低稳态电流文波提供技术支持.     

新型高增益Boost变换器设计

针对传统Boost变换器升压能力不足的问题,设计了一种新型交错并联Boost变换器。它是在传统Boost变换器的基础上,结合电容充放电的工作特性与交错并联结构输出纹波小、电路结构简单的特点,提出的一种新型高增益Boost变换器。分析了该变换器的工作原理,利用仿真软件Saber进行了仿真分析。结果表明,设计的新型高增益Boost变换器具有高增益、低纹波、效率高、体积小等优点,验证了理论分析的正确性。     

三相交错式大变比双向DC/DC变换器研究

针对传统双向DC/DC变换器变压比较小的问题,采用三相交错式拓扑结构,使变换器具有大变压比,可以实现Boost和Buck两种工作模式.在Boost模式的输入端将三个输入电感并联来减小电流纹波,输出端将三个分压电容串联来提升电压比;在Buck模式的输入端用分压电容串联的结构来提升降压比,输出端采用电感交错并联的结构来降低电流纹波.仿真结果表明,开关管的电压应力在这两种模式下均得到了降低.优化双向DC/DC变换器输入、输出端拓扑结构,可显著提高其变压比,降低开关管的电压应力.     

考虑寄生参数和电感电流纹波的CCM模式Boost变换器建模

在考虑电子器件寄生参数及电感电流纹波的情况下,运用三端开关器件模型法和能量守恒法对Boost变换器工作于CCM模式下的精确建模进行研究,推导了大信号等效电路模型、稳态等效电路模型和小信号等效电路模型,并在一个实际的Boost变换器上对存在寄生参数和电感电流纹波的情况进行仿真和稳态性能、动态特性分析。结果表明,此研究能够改善实际Boost变换器设计和系统性能。     

复合储能源Boost变换器建模及多项式控制

为提高用电设备所需的快速动态响应特性及变换器工作可靠性,采用多项式控制方法,研究复合电源储能系统Buck/Boost变换器的控制策略.分析了复合电源两通道交错并联磁集成Buck/Boost变换器的Boost工作模态,采用扰动法建立变换器动态小信号模型,得到占空比到电感电流的开环传递函数.设计了多项式能量管理控制器并对其参数进行整定.研究结果表明:多项式控制策略与传统PI控制方式相比,更能优化控制主电源与辅助电源间的功率分配,提高了控制系统的稳定性及动态特性.研究结论有助于双向变换系统有效控制的实现.     

基于占空比动态分配控制的并联交错CCM PFC变换器

为减小甚至消除均流过程对总输入电流及输出电压的扰动,以提高输入功率因数. 在平均电流控制策略的基础上,提出一种控制占空比在并联变换器内部动态分配的均流控制器,即只在并联变换器内部,根据其电流偏差程度进行占空比动态调节来实现均流. 同时,采用单DSP实现并联PFC变换器电感电流的均匀交错,以减小系统滤波器的体积和提高系统的效率. 以3个功率因数校正(PFC)变换器并联为例,利用提出的研究方案获得了良好的均流性能,并实现了并联PFC变换器电感电流的交错,减小了输入电流的高频纹波. 实验结果证明了该控制方案的正确性,为并联的大功率功率因数校正变换器的数字控制提供了解决方案.     

一种带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器

传统的燃料电池发电系统用DC/DC变换器拓扑主要是隔离型Boost变换器,其效率、增益和输入电流纹波都有一定瓶颈.为此,提出了一种新颖的带输出谐振倍压的双电感隔离型Boost变换器,变换器的输入侧采用双电感结构,输出侧采用谐振倍压结构实现了整流二极管的零电流关断.相比于传统的隔离型Boost变换器,所提出的拓扑的具有更小的输入电流纹波,同时变换器增益提高了1倍.给出了变换器的工作原理波形并进行了详细的模态分析,在此基础上完成了变换器的增益特性和输入电流纹波分析并给出了一种可行的变换器设计方法.最后研制了1台500 W的样机,满载效率为96.5%,样机实验结果验证了所提出拓扑的可行性和高效率功率变换的优点.     

带二重积分滑模面的PWM电压滑模控制器设计

通过将PWM(脉冲宽度调制)控制与滑模变结构控制的优点结合起来,设计了一种带二重积分滑膜面的滑模控制器来控制二阶交错并联Boost开关功率变换器.滑模面附加积分项使滑模控制系统的运动方程与原阶数相同,改善系统的稳态性能.设计仿真电路对该控制器在Boost变换器连续工作模式下进行PSIM仿真,得出该控制器与传统控制器相比具有更好的动态特性:Boost的电压和电流纹波较小;输出电压对输入电压和输出负载有较强的鲁棒性;输出电压不随开关频率的变化而变化.     

双向DC/DC变换器的建模及多项式控制器设计

为满足开关电源对低压大电流的要求,达到减小输入输出电流纹波,提高工作频率,改善变换器的功率密度等目的.以三相交错并联磁集成双向DC/DC变换器为研究模型,制定了Buck模式下的控制目标,同时建立相应模式下的交流小信号模型,并设计多项式控制器从而实现控制目标,通过Matlab仿真软件对三通道交错并联磁集成双向Buck/Boost变换器的Buck运行模式进行仿真验证.研究结果表明:设计方法具有良好的鲁棒稳定性.     

交错控制双输入Buck变换器的工作模式及输出纹波电压分析

针对两路输入电压大小不等而导致交错控制双输入Buck变换器工作模式复杂、参数设计困难的问题,将变换器的两路输入电压分3种情况进行分析和讨论,并且建立了变换器工作于连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)的临界负载、电感电流和输出纹波电压数学模型。研究发现,变换器的临界负载随两路输入电压压差的减小而增大,电感电流纹波及输出纹波电压随两路输入电压压差的减小而减小;当两路输入电压相等时,变换器的临界负载达到最大,电感电流纹波及输出纹波电压达到最小。最后搭建了双输入Buck变换器实验平台,并通过给定的3组输入电压进行实验分析,实验结果验证了变换器的工作模式以及输出纹波电压数学模型的正确性。研究结果可为交错控制方式的双输入Buck变换器的参数设计提供理论依据。     

开关电源输出滤波电感KRP设计法

给出一种从输出滤波电感的电流波动系数KRP出发,设计开关电源输出滤波电感的新方法.解决了目前一直沿用的传统的设计方法中依靠经验设计、缺乏完善的理论设计依据的不足,给出了严格的输出滤波电感设计方法和电感上电流有效值及输出滤波电容上电流纹波有效值的计算公式,为开关电源输出电感的设计提供了可靠的依据.     

LED汽车前照灯有源纹波补偿Buck型恒流驱动电源

针对一般照明LED驱动电源中输出滤波电解电容的寿命与LED的长寿命极不匹配的问题. 提出了一种有源纹波补偿的Buck型LED驱动电路. 电路中用有源纹波补偿支路替代输出滤波电解电容,抵消电感纹波电流,使LED灯组获得恒定直流,达到LED的理想驱动状态. 为了减小纹波补偿支路的损耗,必须控制电感电流的峰值和谷值,滞环电流控制可有效地满足这个要求. 设计和制作了输出功率为30 W的滞环电流控制、有源纹波补偿BUCK型LED驱动电源. 仿真和实验验证了上述新型电源的可行性.      

有公共连接点的耦合电感的去耦等效

讨论有公共连接点的两个耦合电感的简单去耦等效变换以及由此衍生的两个特例———耦合电感的串联和并联;讨论了多重耦合电感的去耦相对独立性以及某些含有复杂耦合电感电路的快速去耦等效方法。     

基于基波纹波比的大功率本安Buck变换器的设计

针对具有电感、电容(LC)滤波的本安Buck变换器输出纹波电压难以精确计算的问题,提出一种可快速、准确计算其输出纹波电压大小的方法。通过构建该变换器在电感电流连续模式下的等效电路模型,分析其频率特性,得出了该变换器的输出稳态响应。进一步的纹波理论计算及仿真分析表明可用基波电压纹波比近似全纹波比来求解该变换器输出纹波电压的结论。同时,为了给设计者提供理论指导,得出了满足输出纹波电压指标要求的电感、电容参数设计方法。与典型Buck变换器参数对比,发现在同样的电气性能指标要求下,采用LC滤波的Buck变换器仅需很小的电感、电容。表明该变换器更容易满足本安性能要求。最后,通过实验样机验证了输出纹波电压计算方法的准确性及元件参数设计思路的可行性。     

基于BOOST电路功率因数预调节器的设计

电力电子装置的大量应用,不可避免地给电力系统注入了越来越多的谐波,使该系统的功率因数降低,对电磁环境的构成了污染,针对较为常用的功率因数调节器系统的动态特性,采用平均电流控制方式,介绍了以UC3854为核心的基于BOOST电路功率因数预调节器的原理,给出了系统的电感、滤波电容、电压环以及电流环的主要参数设计方法,建立了数学模型并做了系统仿真。实验结果表明,系统的功率因数可以达到0.99以上,且具有较好的纹波和动态特性。     

无源LC传感器耦合线圈参数优化设计研究

通过对比实验,研究了无源LC传感器的相关电感线圈参数对耦合距离的影响,为传感器的参数优化设计提供指导。实验得出,线圈内径小的传感器耦合距离较远,但增加不明显;线圈外径越大的传感器的耦合距离越远,但是外径过大增强效果不明显;线宽1 mm的传感器相比线宽0.5 mm和0.3 mmm的传感器耦合距离增大较明显。由于线圈电阻的增加,匝数10以上的传感器并不能较大的增大耦合距离。圆形电感线圈传感器的耦合距离明显大于方形电感线圈的传感器,并且在相同耦合距离下圆形电感线圈的传感器的耦合效果要好于方形电感线圈的传感器。综上,在进行无源LC传感器电感线圈设计时,在一定的尺度范围内,线圈的内径要做小,外径和线宽要做大,匝数取10为宜,形状选取圆形。     

基于瞬时无功理论的检测方法中低通滤波器的优化设计

针对瞬时无功理论的检测方法中Butterworth低通滤波器存在动、静态特性难以兼顾的弱点,选用Butterworth滤波器和均值滤波器串联的形式作为优化低通滤波器,通过均值滤波器抑制Butterworth滤波器的输出纹波,选用2阶Butterworth滤波器以加快检测速度.实验表明,该优化低通滤波器既可以保证畸变电流的检测精度,又具有较快的响应速度.     

3-RPS并联机器人刚柔耦合动力学分析

主要探讨了并联机器人刚柔耦合系统的动力学仿真分析方法,通过有限元软件与多体系统动力学软件相结合,建立了3-RPS并联机器人的多体系统动力学模型.借助刚体和柔体相结合的分析方法,分析了并联机器人的力学特性,获得了机器人在带载运动过程中机械手末端的位移变化和误差曲线,以及机器人各支链连杆的危险部位和应力变化曲线.采用刚柔耦合相结合的分析方法,更加直观、准确地模拟了机器人的实际工作状况,提高了对于在动载作用下零件动态响应分析的准确性,为并联机器人的结构设计与优化提供了重要的理论依据.     

耦合变压器型串联直流有源电力滤波器的研究

针对大功率稳定直流电源对负载的低纹波要求，提出了一种耦合变压器型串联直流有源电力滤波器．采用检测无源滤波支路纹波电压的控制方法，有源电力滤波器实现了大功率相控整流电源输出的低纹波要求，并且有源电力滤波器的补偿效果在放大倍数为1时最佳．为了保证变压器铁芯不饱和，必须给这种耦合变压器的铁芯增加气隙．在此基础上，讨论了耦合变压器的基本设计方法．实验结果验证了耦合变压器型串联直流有源电力滤波器具有良好的补偿性能．