基于深度学习的电解电容识别与极性检测

针对工程中印刷电路板(PCB)上的电解电容不易识别、极性难以检测的问题,研究了一种基于深度学习的电解电容识别与极性检测方法。对于电容检测问题,提出了一种基于YOLOv5的改进算法,该算法在YOLOv5的骨干(backbone)融合Swin Transformer模块,提升模型的特征提取能力,在颈部融合了双向金字塔网络(BiFPN)模块,提高了网络的特征融合能力;对于电容极性检测,提出了一种语义分割结合形态学处理的方法,该方法能够分割电容基圆区域与极性区域然后有效检测电解电容的极性方向。实验结果表明,电容的识别精度达到96.9%,电容的分割精度达到93.9%,极性方向检测准确率达到99.1%,相比于目前电解电容极性检测较好的方法,所提方法有较好的鲁棒性,满足检测需求。

两开关无电解电容LED驱动电路拓扑及控制策略

LED驱动电源常因含有平衡输入输出功率的电解电容而导致寿命大打折扣,为延长LED驱动电源的使用寿命以及提高其可靠性,该文提出一种两开关无电解电容LED驱动电路拓扑,该拓扑以反激变换器为基础,通过集成的辅助储能电容实现输入输出瞬时功率平衡,从而大大地减小了抑制输出电流低频纹波所需的电容器容值,实现无电解电容化,并充分吸收漏感能量,使电源效率得到提高。详细分析该电路拓扑的工作原理及各个模态,给出参数设计方法,并提出相应控制策略,最后,搭建一台35 W原理样机验证了该电路拓扑的可行性。

基于深度学习的电解电容表面视觉检测

在工业环境下的电解电容检测中,由于光照不均和其他噪声干扰,单步骤多盒探测器(single shot multibox detector,SSD)算法易出现检测效果不佳、漏检率高等问题。为提高电解电容检测的准确性,在原SSD算法的基础上提出一种基于深度学习的第3版轻量级网络的单步骤多盒探测器(mobile networks version 3-single shot multibox detector,MobileNetV3-SSD)算法。采用改进的视觉几何群网络(visual geometry group networks 16,VGG16)模型提取输入图像的特征信息,并利用网络中4个有效的特征图生成目标的众多先验框,经非极大值抑制(non maximum suppression,NMS)进行筛选确定边框位置,从而完成电容的表面识别。本算法还引入了迁移学习提高了算法模型本身的稳定性和泛化能力。相比于SSD和快速区域卷积神经网络(faster region convolutional neural networks,Faster R-CNN)算法,文中的算法识别精度和运行速度都得到了提升,平均精度达92.71%,耗时仅为25 ms,为电解电容的出厂检测提供很好的技术支持。

一种新型两开关无电解电容LED驱动电路

LED驱动电源通常需要大电解电容来减少低频电流纹波,电解电容的短寿命是制约LED驱动电源寿命的重要因素,消除电解电容是LED驱动电源长寿命的关键。为此,提出了一种基于反激变换器的两开关无电解电容LED驱动电路拓扑,将辅助功率平衡电路与反激变换器集成,通过2个开关管实现瞬时输入功率与输出功率的平衡,消除电解电容,抑制输出电流低频纹波,实现高功率因数。详细分析了该拓扑的工作原理,并提出了一种适用于该电路拓扑的控制策略。最后搭建了1台30 W的原理样机,实验结果验证了该拓扑的可行性。

一种反激式无电解电容LED驱动电路

针对电解电容制约LED驱动电源寿命的问题,提出一种反激式无电解电容LED驱动电路。该电路拓扑由反激电路和辅助电路组成,反激电路用于实现高功率因数及输出恒流,辅助电路由辅助开关管、储能电容和辅助二极管组成,用于平衡脉动形式的输入功率和平直输出功率的差值。详细介绍了所提电路的工作原理,给出了电路关键参数的设计过程,并对电路进行了仿真与分析,最后研制了一台30W的无电解电容LED驱动电源原理样机,实验结果验证了所提电路的可行性。

基于出厂数据和老化试验的电解电容寿命评估研究

核电厂仪控系统中的电解电容器因其寿命敏感性而备受关注,随着时间的流逝,其性能参数的逐渐退化将对电路板的寿命产生决定性影响。因此,深入探究其退化规律及寿命特性显得尤为关键。本文以仪控板卡中的典型电解电容为研究对象,根据厂家提供的电容基准寿命数据以及电厂提供的服役环境,对电容进行时限老化分析和寿命评估,设计了加速退化试验,进一步验证电解电容器的退化规律及寿命特性。通过基准寿命分析与试验验证两种方式,为核电厂板卡电容更换周期的制定提供依据,从而保障核电厂仪控系统运维的可靠性和经济性。

一种基于IP速度调节器的母线无电解电容冰箱压缩机起动控制方法

在母线无电解电容冰箱压缩机驱动控制系统领域,使用小容值薄膜电容会造成直流母线电压以二倍电网频率大幅度波动的问题。直流母线电压不稳会对驱动器输出电压能力造成较大影响,并进一步导致冰箱压缩机起动成功率下降甚至起动失败的问题。为解决上述问题,本文研究了适用于母线无电解电容冰箱压缩机驱动控制系统的起动控制策略,提出了一种新的IF控制结合全阶状态观测器的起动控制方法。针对常规PI调节器的速度环控制系统存在速度超调和相电流脉动振荡问题,设计基于IP调节器的速度环控制系统,并在IP调节器控制系统中添加抗积分饱和控制策略,以有效解决IP调节器输出饱和超调的问题。实验结果证明了该控制方法的可行性和程序的有效性,基于IP速度调节器的母线无电解电容冰箱压缩机起动控制方法能有效减小速度超调量和相电流脉动振荡程度,能实现冰箱压缩机的平稳快速起动且起动噪音振动小,具有一定的工程应用价值。

电解电容在轨道交通车辆中的应用及其寿命计算

针对某轨道交通线路中牵引系统频繁出现电解电容鼓包、失效的现象,阐述了电解电容对驱动电路寿命的影响。在对牵引系统中驱动电路的试验分析和电解电容理论计算的基础上,提出对电解电容选型和系统设计优化方案,以有效提升轨道交通系统的可靠性。

无电解电容单相电力变换器直接脉动功率控制方法

在单相电力变换系统中,大容量电解电容常用于消除交流侧与直流侧瞬时功率不平衡所产生的直流侧二次纹波电流以及交流侧低次谐波引起的直流侧谐波电流。然而电解电容的使用会直接降低系统工作效率,缩短使用寿命,给单相电力变换系统带来不良影响。针对该问题,文中首先将直流侧谐波(由交流侧基波和谐波引起的直流侧谐波成分)抑制的本质归纳为脉动功率的减弱、转移和就地补偿,基于此分析提出将脉动功率控制在交流侧,通过控制交流侧串联交流电容瞬时功率直接就地补偿而不在直流侧补偿的直接脉动功率控制思路,并总结出适用于交流侧直接脉动功率控制的电路结构特征。基于该电路结构推导出补偿多次谐波引起的交流侧脉动功率的控制函数,提出适用于多模块串联结构的无电解电容单相电力变换器(整流和逆变)直接脉动功率控制策略。该方法在不增加硬件成本的条件下保证电能质量,同时在交流侧对脉动功率进行直接就地补偿,缩短了脉动功率流通路径,提高了系统的效率。通过实验验证了所提方法的有效性。

电解电容与薄膜电容的对比分析

在综合现有文献基础上,对电解电容与薄膜电容的优缺点进行了对比分析。首先,分析了影响铝电解电容寿命的主要因素,给出了对电解电容寿命进行估算的方法。然后,针对交-直-交电力电子变换器,在综合考虑电容容值、电流有效值、过电压、负载功率等多因素的情况下,对直流支撑电容进行了设计,说明了在功率变化电路中薄膜电容远优于电解电容。最后,针对两类大型电力电容器,分别采用电解电容方案与薄膜电容方案进行了对比设计。结果表明:与电解电容方案相比,薄膜电容方案不仅具有寿命长、耐压高、电流承受能力强、能承受反压、无酸污染并且可长时间存贮等诸多优点,而且在体积上也明显小于电解电容方案。

基于累积损伤理论的铝电解电容疲劳损伤估算方法

基于线性累积损伤理论提出了一种使用累积损伤度的电解电容疲劳损伤评估方法。文中分析了电解电容的老化机理、老化过程中的主要影响因素以及老化过程的线性累积效应,以纹波电流热效应的累积值作为衡量电解电容疲劳极限和疲劳损伤的量纲对损伤度进行计算,根据对不同纹波电流损伤度进行求和所得到的总体累积损伤度对电解电容的疲劳损伤情况进行直接评估。文中详细介绍了损伤度的累积迭代计算方法。

基于逆变器功率调节的永磁电机无电解电容控制策略

永磁同步电机无电解电容驱动系统具有寿命长和功率密度高的优点。为了提高无电解电容永磁电机驱动系统的功率因数,并减小输入电流谐波,研究一种基于逆变器输出功率调节的无电解电容控制策略。在建立输入电流与负载功率关系基础上,设计基于逆变器输出功率的比例谐振控制器,其输出作为交轴电流给定,实现功率波动量的同步跟踪。同时,直轴电流采用弱磁控制方式且与输入电网电压同步。最后,通过空调实验平台验证了基于逆变器输出功率控制的无电解电容驱动器高功率因数控制算法的有效性。

基于集成三端口变换器的无电解电容LED驱动

电解电容是影响AC-DC LED驱动电源寿命的主要元件,因此,消除电解电容技术是长寿命LED驱动电源的关键技术。将Flyback变换器与Buck变换器集成,提出一种无电解电容LED驱动电源拓扑结构,其具有较高的拓扑集成度,且控制方式易实现。通过将输入功率pin和输出功率po分为pin>po和pin<po两种情况,避免了整机能量的二次变换,通过第三端口的储能电容充电和放电平衡pin和po之间的低频脉动功率。分析了该拓扑结构的工作原理及开关模态,详述了主电路关键参数的设计思路和要点,并给出了简单易实现的控制电路。最后通过一台原理样机验证了该方案的正确性和可行性。

无大电解电容的大功率LED驱动电源的设计

为了提高LED驱动电源的寿命,必须去掉大电解电容。基于PFC(功率因数校正)芯片L6561,设计了一种采用反激式变换器构成的无大电解电容的大功率LED驱动电源,取消了传统电源中的PFC电路,去掉了限制电源寿命的大电解电容,大大简化了电路,在提高工作效率及可靠性的同时,降低了生产成本。测试结果表明,系统在输入电压变化时,可实现恒流恒压输出。

永磁电机无电解电容驱动系统网侧电流谐波抑制策略

无电解电容驱动方式可以延长永磁电机系统运行寿命、降低系统体积。为了提升无电解电容电机驱动系统网侧电能质量,提出一种阻抗重塑的网侧电流谐波抑制方法。通过对无电解电容驱动系统频域特性建模分析,阐明网侧LC谐振对驱动系统导纳的影响,揭示网侧电流谐波畸变与母线电感电流的内在关系。在此基础上,提出一种驱动系统有源阻尼控制方法,通过提取母线电压谐波特征信号,构建反馈控制回路,重塑驱动系统等效阻抗。研究控制方法的优化实现方式,获取有源阻尼电压信号,从而抑制特定频率网侧电流谐波。在5.5kW无电解电容永磁电机驱动平台上验证了所提出控制方法的有效性。

单相交流输入的无电解电容抽头电感单级升压逆变器在交流调速系统中的应用

研究将无电解电容的单级升压逆变技术应用于变频调速系统。采用的抽头电感单级升压逆变器(tapped-inductor single-stage boost inverter,TISSBI)包含由1个抽头电感和2个二极管构成的无源网络,通过调节直通占空比和电感抽头的位置,能够实现单级升降压功能。将无电解电容的TISSBI应用于单相输入的变频调速系统,实现抗电网电压跌落、母线脉动抑制和提高输入功率因数的功能。用实验验证了理论分析方法的可行性。

基于预测控制的无电解电容功率变换器电机驱动系统

研究一种无电解电容功率解耦电路及对应的控制策略。该电路根据电网脉动功率和电机功率之间的关系,实现电网侧和电机侧功率解耦,有效抑制直流母线电压波动。基于该电路工作特性,提出预测控制算法以提高无电解电容驱动系统的功率因数,并简化控制器设计。推导并分析电机转矩脉动的原因,提出一种主动阻尼算法抑制电机转矩脉动,进而提高系统的稳定性。构建基于该新型功率解耦电路的永磁同步电机驱动系统,通过仿真和实验,验证了理论分析的有效性和优越性。

无电解电容的高功率因数AC-DC LED驱动器

高亮度发光二极管具有发光能效高、光学性能好、寿命长及环境友好等优点,是极具发展前景的新一代绿色照明光源。但是传统AC供电的LED驱动器中短寿命的电解电容,限制了LED照明光源的长时间使用。本文结合LED驱动器对驱动电流的要求,提出使LED承受一定脉动形式的电流,减小了母线电容承担的脉动功率。通过理论分析得到,在母线电压纹波不变的情况下,储能电容容值最大能够减小到52.7%,从而可以用薄膜电容取代电解电容,并且取得很高的功率因数。分析结果在一台50W的原理样机上进行了验证。

无电解电容逆变器永磁同步电机驱动系统控制研究

在单相交流输入逆变器永磁同步电机驱动系统中,母线侧通常采用大电解电容使母线电压稳定。然而大电解电容体积大、寿命有限,而且为了改善网侧电流质量,还需要增加功率因数校正(PFC)电路。为了解决这些问题,分析了母线无电解电容的电机驱动系统的特性,提出了一种基于"平均电压裕度"的网侧高功率因数的dq轴电流分配策略。仿真实验结果验证了所提出的控制方法的正确性和可行性。

AC-DC LED驱动电源消除电解电容技术综述

电解电容是影响AC-DC LED驱动电源寿命的主要元件,因此,消除电解电容技术成为LED驱动电源研究的关键点。近几年国内外学者从控制策略或者拓扑结构等方面相继提出了一些消除电解电容的方法。本文基于控制策略、优化拓扑结构两方面详述AC-DC LED驱动电源消除电解电容技术的研究现状,总结出AC-DC LED驱动电源消除电解电容方法的基本思想,并阐述了现有方法的技术原理和应用特点。最后,根据各种消除电解电容技术的综合性能给出了其应用意见及研究方向。