新型航空瞬变电磁法脉冲电流发射电路研究

提出一种新型航空瞬变电磁法脉冲电流发射电路,利用Buck电路与H桥电路相结合的方式,将H桥路作为Buck电路的负载,H桥路来控制发射电流的方向,Buck ZCS-PWM(降压式零电流开关脉宽调制)电路控制发射线圈两端电压,提升开关器件工作频率,降低开关损耗,解决传统瞬变电磁法发射电路脉冲电流上升沿与平顶段噪声强、纹波大问题,采用馈能恒压钳位电路提高钳位电压、减小脉冲电流下降沿时间,在H桥路中加入阻断二极管来消除下降沿电流过冲。讨论Buck ZCS-PWM控制技术对脉冲电流上升沿与平顶段波形质量的影响,钳位电压与下降沿时间的关系,给出具体设计方案及电路参数,采用仿真和实验的方法将其与传统发射电路所得电流波形进行对比分析。研究结果表明:新型航空瞬变电磁法脉冲电流发射电路输出电流波形具有上升沿与平顶段噪声与纹波小,开关损耗小,下降沿时间短,线性度高,电流无过冲等优点。     

磁性源电磁法发射电流分段控制方法

针对磁性源发射系统中脉冲宽度调制(PWM)控制方法电磁干扰强及上升沿、下降沿拖尾严重的问题,提出一种磁性源电磁法发射电流分段控制的方法。将发射电流分为4段精确控制,即通过引进高压辅助电源的方法控制发射电流的上升沿、平顶段与下降沿,并利用软硬件相结合的方法消除下降沿过冲。讨论供电电压与波形线性度、延迟时间的关系,给出具体设计方案及电路参数计算,采用仿真和实验的方法与PWM控制方法所得电流波形进行对比分析。研究结果表明:通过输出电流分段控制方法得到的输出电流波形的上升沿时间小于1.5 ms;下降沿时间小于0.5 ms,过冲电流小于3 A,线性度大于0.875,与PWM控制方法所得波形相比,其上升沿提升速度快,下降沿延迟时间短,线性度高,反向过冲电流小。     

基于幅值追踪法的航空电磁波形优化控制

针对时间域航空电磁法双极性梯形脉冲的下降沿线性度低和高压钳位电路损耗大等问题,提出一种波形优化控制方法,通过分析全桥逆变电路原理,推导出发射电流表达式,求解下降沿关断的初始时刻;建立最佳拟合直线并代入电流公式,推导出钳位电压理论公式;采用幅值追踪法对钳位电压进行闭环控制,优化下降沿线性度。仿真与实验结果表明:系统在长时间运行下,过渡时刻波形稳定度高,系统测量精度高;当发射电流峰值为400 A时,下降沿线性度可提高至99.77%;降低钳位电压有效值可以减小电容热损耗,并实现馈能,提高系统效率;调节下降沿关断速度,可以满足不同探测要求。     

CHTEM-I直升机时间域航空电磁发射系统研究

提出一种直升机时间域航空电磁发射系统,采用PWM调制技术实现梯形波发射波形的上升沿及平顶段电流可控,提高输出电流的控制精度,解决上升沿、下降沿拖尾的问题,并利用软硬件相结合的方法消除下降沿过冲;研究大功率器件的并联技术和软关断技术,实现大功率器件的动、静态均流;设计双闭环稳压电源,提高发射电流波形的稳定性,改善一次场质量;将CHTEM-I系统应用于野外测试。研究结果表明:CHTEM-I系统的发射磁矩达254 469 A·m~2,发射电流上升时间小于2.2 ms,峰值为500 A,下降沿关断时间小于1 ms,具有发射磁矩大、信噪比高、波形稳定性好、反应深层地质信息能力强的特点。     

一种频域电磁探测发射机的研究与设计

电磁探测设备是国内外研究的热点.本文通过分析频域电磁探测发射机的拓扑结构,设计了具有上升、下降沿均钳位,且输出电流阶段连接恒流源的发射电路,以及钳位电压源电容、恒流电感值,并建立了系统模型.仿真结果表明,该频域电磁探测发射机能在感性负载较大、发射频率较高的情况下,输出电流幅值大且为常规桥式发射电路3倍,具有交流方波稳定、线性度良好等优点.     

串联谐振式半正弦航空电磁发射系统

为增大直升机吊舱式航空时间域电磁发射系统的发射磁矩,提高空间分辨能力,设计一种由电阻、电感和电容组成的RLC串联谐振式半正弦航空电磁发射系统。采用RLC串联谐振的方法实现提高发射电流的上升与下降速率,得到发射磁矩大、电流峰值高、波形稳定性好的半正弦波发射电流;采用单稳态触发芯片延时主控单元控制信号的方法,消除下降沿过冲;研究峰值电流采集记录技术,并通过Simulink仿真与实验验证理论分析的正确性。研究结果表明:由RLC串联谐振方法得到的发射电流峰值为2 550 A,最大发射磁矩可达510 kA·m~2,脉宽为4.1 ms,具有发射磁矩大、电流峰值高、波形稳定性好、空间分辨能力强的特点。     

无刷直流电机伺服控制器PWM斩波控制方法研究

介绍了传统无刷直流电机脉宽调速原理,针对传统PWM脉宽调制的不足,从四个工作象限,详细介绍了全桥单级倍频PWM斩波控制原理。研究表明,全桥单级倍频PWM斩波控制能减小开关损耗,改善电流波形系数,同时可以方便地实现电机的四象限运行,能够解决系统对较小角度的响应不明显,灵敏度下降,跟踪一个速度很慢的连续信号时容易出现＂爬行＂现象的缺点。     

改善发射机电流波形的电路设计与实验

设计了一种新型无源能量回馈缓冲电路 ,该电路通过两种方法改善了发射机电流的波形 :当改变缓冲电路中电感线圈参数时 ,可以改善发射电流波形 ,关断波形线性下降 ;当改善驱动信号时 ,也可以改善电流波形。实验结果表明 :这两种方法方便可行。     

三相功率因数校正电路及其控制系统的仿真研究

对一种由SCR相控整流和IGBT斩波构成的三相电流型PWM整流器进行了研究.建立了基于开关函数的电路数学模型,分析了该电路PWM调制原理和借助于IGBT实现SCR换流的过程,设计了该电路的控制系统结构和参数,构建了电路系统的MATLAB仿真模型.仿真结果表明,该电路可以实现三相功率因数校正,使电流波形趋于正弦波,功率因数近似为1.     

开关磁阻电机数字调速系统

本文介绍一种开关磁阻电机的数字调速系统，调速原理是导通和关断时刻可控的脉冲控制和电流幅值可控的斩波控制．系统用单片微机等组成控制电路，用功率晶体管模块等组成驱动电路及保护，具有调速精度及效率较高、线路简单可靠等优点．     

高速数据采集系统在ATEM中的实现

针对原TEM(Transient Electromagnetic)发射机在前端电流取样中存在的信号畸变问题,提出在发射线圈中串入纯电阻的解决方案;从数据反演出发分析指出准确记录发射电流下降沿波形,并根据该波形数据计算出发射电流值和电流关断时间;提出选用AVR(Advance Reduced Instruction)单片机AT90S8515,Maxim公司AD(Analog to Digital)芯片MX7821和IDT公司FIFO(First In First Out)芯片IDT7204设计实现一套1.65 Mbit高速数据采集系统,比原采集系统采样速率提高了2倍,采样精度提高了约400%.该系统已成功应用在ATEM(Array Transient Electromagnetic)发射机中,并在多次野外试验中证明,该系统工作稳定,达到了设计目的.     

用于电动车辆的SRM起动性能研究

分析了电流斩波控制和角度控制对开关磁阻电机(SRM)起动性能的影响,通过仿真得到了斩波电流限,开通角、关断角控制规律,并通过实验验证了仿真结果的正确性.     

肠道机器人无线能量发射系统优化设计

为了提高肠道机器人无线能量发射系统性能,对能量发射系统进行了理论建模及优化设计.基于UCC3895芯片移相控制的全桥串联谐振电路设计了适用于大尺寸发射线圈、大驱动电流条件的无线能量发射电路,以达到工作稳定及频率和功率可调节的目的;建立了发射线圈交流电阻、自感及寄生电容参数的数值计算模型;使用单股利兹线绕制直径为69cm的单层发射线圈,并根据线圈解析模型,通过线圈匝数的可行域分析确定了发射线圈结构参数.结果表明,在工作频率为218kHz时,所设计的能量发射系统的传输功率最大可达650mW,传输效率为3.60%,能够满足肠道机器人的功率需求,从而提高了系统的适用性.     

仿真软件在降压斩波电路教学中的应用

在电力电子技术课堂教学中,以降压斩波电路教学为例,首先利用开关管开通和关断时得到的等效电路和工作波形向学生讲解,在弄懂其工作原理后,然后利用计算机仿真软件验证其理论分析.通过这样的授课方式,能够吸引学生听课,提高课堂学习效率.     

基于PWM斩波交流接触器闭环控制器的研究

为提高接触器可靠性和使用寿命,系统通过在接触器上安装动铁心位移传感器,实现接触器在闭合过程中实时跟踪动铁心运行信息的闭环控制.在动静触头开距内,接触器线圈电流采用电流滞环斩波PWM控制技术,配合位移传感器跟踪动铁心的运行信息,通过实时改变接触器的线圈电流来控制接触器动触头的闭合速度,实现接触器闭合软着陆,减少动静触头的闭合弹跳.     

基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率SHEPWM控制方法

针对传统方法控制的发射电流频率间隔固定、 频域不完全可控的问题, 为提高频率域电磁测深效率, 提出一种基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率的选择性谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制方法. 先根据勘探目标计算出期望的频谱, 再根据发射电流的时频域特性建立半周期镜像对称SHEPWM非线性方程组, 最后采用改进粒子群优化算法对非线性方程组求解, 得到对应的开关时刻序列, 由开关时刻序列控制发射系统逆变器, 即可输出探测所需的发射电流.  当勘探特定深度目标时, 发射系统可输出最优的发射电流, 进而提高纵向分辨率.     

基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率SHEPWM控制方法

针对传统方法控制的发射电流频率间隔固定、 频域不完全可控的问题, 为提高频率域电磁测深效率, 提出一种基于改进粒子群优化算法的可控发射电流频率的选择性谐波消除脉宽调制(SHEPWM)控制方法. 先根据勘探目标计算出期望的频谱, 再根据发射电流的时频域特性建立半周期镜像对称SHEPWM非线性方程组, 最后采用改进粒子群优化算法对非线性方程组求解, 得到对应的开关时刻序列, 由开关时刻序列控制发射系统逆变器, 即可输出探测所需的发射电流.  当勘探特定深度目标时, 发射系统可输出最优的发射电流, 进而提高纵向分辨率.     

近地表电磁探测发射系统控制技术

结合近地表频率域电磁探测发射系统特点,引入均值电流和电压双环反馈.设计以DSP(Digital Signal Processor,DSP)为平台的数字双环反馈控制系统.构建电路z域反馈补偿模型,使系统稳定运行.实现低频时稳流、高频时稳压,减小了发射天线负载电流幅值的变化范围,降低了对发射天线参数设计的要求,避免天线高频时电流大幅度衰减引起的发射矩不足,以及低频时电流过大导致的发射电流不稳定的问题,同时对电路起保护作用.通过仿真对比引入并联双环反馈后高低频输出电流变化量为开环时输出电流变化量的8.5%.实测结果达到了设计目的,为近地表电磁探测发射系统的改进提供参考.     

风电变流器IGBT模块通断延迟时间结温探测模型研究

针对风电变流器中绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)开关,研究基于通断延迟时间风电变流器IGBT模块结温探测方法.首先,从半导体物理机理视角分析了通断延迟时间的温敏机理和温敏特性,明确了本征载流子浓度、电流增益和载流子迁移率等影响通断延迟时间的物理因素.然后,设计IGBT模块的动态测试试验,测试不同母线电压或不同集电极电流条件下,通断延迟时间与结温的关系,并对试验结果进行分析.动态测试试验采用双脉冲法二极管钳位电路,提高通断过程栅极电压和集电极电流的动态特性测试精度,采用恒温控制底板加热设备,控制IGBT芯片温度.再后,对IGBT模块开关过程中不同结温下集电极电流和栅极电压波形进行分析,考虑电压电流影响的条件下,建立了基于开通及关断延迟时间的结温探测模型,并对比研究了模型精度.结果表明,基于关断延迟时间的结温探测精度较高、稳定性更强,且母线电压越高或者集电极电流越低,则关断延迟时间越大.最后,建立了基于关断延迟时间的IGBT结温探测模型,该模型考虑电压和电流影响,拟合精度高,平均相对误差小,可用于热平衡态风电变流器的IGBT模块的工作结温探测.     

1种实用型步进电机功率斩波电路研究

从原理上分析了用于步进电机控制的1种功率斩波放大电路，并对该电路中各参数的调整、选取等问题进行了讨论．通过各参数的调整、选取，最终使控制电流的波形得到了较大改善，接近了理想的矩形波．该电路具有功耗小、效率高等特点，有一定的推广应用价值．