预防电瓶车充电火灾的智能插座的设计

近年来,电瓶车(电动自行车)火灾事故呈多发、频发态势,致死率高。虽然有的小区设置了电瓶车集中充电点,可以一定程度上规避人员伤亡,却无法避免电瓶车充电起火。通过分析得出引发电瓶车充电起火的两个主要原因是:蓄电池过度充电和线路老化引发短路。为此,设计了一款可预防电瓶车充电火灾的智能插座。

基于一种新型控制算法的无桥PFC设计

电力电子装置的广泛使用给电网带来了大量谐波污染,导致电能利用效率下降、电气设备受损等一系列问题,因此设计一种高效率的AC/DC变换器显得刻不容缓。提出一种应用于车载充电系统的、基于新型控制算法的无桥PFC,通过DSP采样输入侧的交流电流,使用基于广义二阶积分(SOGI)的单相软件锁相环对该电网电压进行锁相,控制算法部分使用改进电压外环、重复控制和PI控制作为控制内环,改善输入侧的功率因数,提高电能利用率。实验证明,该PFC电路可以输出较为稳定的直流电压,并且保证输入电流的相位与功率因数。

基于布谷鸟算法的电子变压器输出端谐振参数优化

常用来降低电子变压器主开关损耗的方法。目前是基于LLC谐振网络的软开关技术。其中谐振参数的选取是否合适直接影响到电子变压器输出性能的好坏。为此,该文引入布谷鸟搜索算法对谐振参数进行智能优化设计。该搜索算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,并且其特有的巢寄生行为和莱维飞行特性能够使得谐振参数避免陷入局部最优。其优化过程首先利用基波分析法对变换器的参数进行建模,然后分析和研究谐振电感、励磁电感与谐振网络直流增益、输入阻抗角以及原、副边电流、励磁电流的直接关系,从而得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用布谷鸟搜索算法优化得到使电路损耗最小的谐振网络参数。最后,以半桥LLC谐振变换电路为例,通过实验验证了在宽输入电压下,全负载范围内,该优化设计方法比"FHA+仿真"法的效率提高了1%~2%,样机最高效率达97%,证明了论文所提优化方法的有效性。

基于量子粒子群的双向电子变压器输出端谐振参数优化

为了降低双向电子变压器输出端的DC-DC变换电路中的开关损耗,目前广泛采用的是电容-电感-电感-电容(CLLC)谐振电路。其中谐振参数的选取直接影响电子变压器的输出性能。为此,引入量子粒子群优化(QPSO)算法对谐振参数进行智能优化设计。该算法能够对存在不可导点的目标函数进行优化,通过引入量波动方程,增加了粒子搜索能力,解决了粒子群优化(PSO)算法局部收敛等问题。其优化过程首先利用谐振点分区法对变换器的参数进行建模,然后分析和研究谐振电感、励磁电感与谐振网络直流增益、输入阻抗角以及相对损耗率的直接关系,得到参数优化的约束条件。在此基础上,利用QPSO算法得到电路相对损耗最小的谐振网络参数。最后,以CLLC谐振变换电路为例,通过实验验证了在宽输入电压下、全负载范围内,该优化设计方法与传统基波分析法与时域法相比,效率均提高了1%左右,样机最高效率达97%,从而证明了所提优化方法的有效性。

基于布谷鸟算法的双向直流电子变压器谐振参数优化

目前通常使用基波分析法(FHA)结合试验迭代法对谐振参数进行设计。针对FHA法不够直观等问题,通过分析和研究不同谐振点区域内直流增益、直流输入阻抗、谐振变换器损耗与损耗率等谐振网络参数等与谐振变换器谐振频率特性的关系,进而得到变换器性能影响因数。针对试验法优化效果有限,利用布谷鸟搜索算法进行优化。该算法具有莱维(Lévy)飞行和巢寄生行为,可对存在不可导点的目标函数进行优化,具有更强的全局搜索能力,可避免陷入局部最优,且求解精度高。最后,搭建一台实验样机,通过实验验证了在宽输入电压下,可稳定输出电压;在全负载范围下,该优化设计方法优于FHA法。

宽输入电压范围的电子变压器参数设计及测试

以宽范围高压输入、低压大电流输出的半桥LLC谐振电路实际应用为背景,首先对其拓扑结构及数学模型进行分析,然后通过直流增益公式分析了电子变压器的直流增益特性。以此为基础,分析和研究了谐振参数对电子变压器各项性能的影响,并给出谐振参数与各个性能指标之间的函数关系式,从而满足电子变压器能够在宽输入、全负载范围内实现稳压输出,得到较高功率密度的谐振型电子变压器。最后搭建了实验样机,并测试了电子变压器的调压性能和不同负载下的效率。实验结果表明,LLC型电子变压器能够在宽输入、全负载范围内实现稳压输出及高功率密度需求。

基于小信号分析的电子变压器控制策略及性能测试

针对实际工作中,谐振型电子变压器受多方面小信号干扰问题,将反馈控制概念引入控制系统,使设备在受小信号干扰情况下变换器输出电压仍能保持恒定。首先,以等效电路法作为基础建立系统网络的小信号模型,得出电子变压器输出电压与控制频率之间的传递函数,并判定系统的稳定性;其次,分析电子变压器传递函数的波特图以便为补偿控制器的设计提供依据,并采用PI控制器对系统进行补偿;最后,搭建实验样机,测试了电子变压器宽范围输入调压性能和在不同负载下的效率。实验结果表明:基于小信号分析的LLC型电子变压器控制策略可在宽输入、全负载范围内实现稳压输出及高功率密度需求。