一种星载高效率电源的样机研制

针对星载合成孔径雷达电源高效率抗辐射的需求,对适用于星载领域的各种电源拓朴结构进行了对比分析,提出一种同步整流正激变换器拓扑方案。该方案采用单管栅极电荷保持驱动拓扑,解决了变压器死区时间续流管驱动问题,并对电路原理以及抗辐射加固方法进行详细说明,给出电路组成、关键器件和参数计算方法。根据所提方案制作了一台输入50 V~70 V、输出5 V/6 A的样机。实验结果表明:该电源具有高效率和抗辐射的特点,验证了技术方案的准确性,可以满足星载电源的需求。

基于FSM的并联谐振中频电源整流逆变调功控制

并联谐振晶闸管中频双控感应加热电源调功系统由整流和逆变两部分构成。调节整流单元的移相角,改变逆变单元的功率因数角都可影响谐振槽路的中频电压的输出,进而控制输出功率。在分析槽路中频逆变电压同晶闸管整流装置的移相角、逆变单元的功率因数角关系的基础上,提出了基于有限状态机(FSM)的并联谐振晶闸管中频电源整流-逆变调功方案。该方案采用控制层与调度层结构。控制层将中频电压作为闭环控制对象,分别以整流环节和逆变环节作为执行单元,设计具有鲁棒稳定性的移相整流控制器和锁相逆变控制器;调度层采用FSM结构,可根据加热工艺需求实现整流-逆变轮换调功和联合调功。该方案已经应用于多台大功率并联谐振晶闸管中频电源中,其可行性和有效性得到验证。

基于Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源设计

分析了Sepic和Flyback拓扑结构,根据DC/DC模块电源对辅助电源的需求,提出了Sepic和Flyback混合拓扑的辅助电源,能够输出多路不同幅值电压,并且可以实现各路输出电压之间的隔离。利用状态空间平均法建立了Sepic拓扑的小信号模型,设计了电压和电流双环控制的补偿器,并用Matlab仿真软件进行了分析。该辅助电源应用于一款非隔离的宽范围输入且输出可调的DC/DC模块电源,实现了三路互相隔离的12 V输出电压,一路非隔离的6 V输出电压,输出电压波形稳定,能够满足隔离悬浮供电,也能满足不同芯片对电压范围的要求。

基于动态补偿下垂法的并联逆变器控制研究

提出了一种基于动态补偿下垂法的新型逆变器并联策略,解决了传统并联逆变器下垂控制策略中频率跌落,无功功率不均分,有功、无功计算结果不准确等问题。该策略包括在功率环中采用CSOGI-QSG模块滤除直流干扰;在传统有功控制环中引入自适应频率反馈策略补偿频率跌落;在无功控制环中引入虚拟电感改善无功功率的分配,并采用自适应电压补偿策略改善母线电压跌落。通过搭建MATLAB仿真和实验平台验证,证明了该控制策略可以显著改善并联逆变器中的功率均分效果。

石墨舟清洁等离子电源设计与控制

针对现有的石墨舟清洁等离子体电源控制系统动态响应不及时,无法适应大功率调节范围和系统稳定性差的问题,提出了一种等离子体电源设计与控制方法,根据等离子电源的工作原理与负载特性,通过PFM&PSPWM混合调制的控制策略,改变执行频率和移相角,实现了对于多种等离子负载宽功率范围的适应性和全桥逆变的软开关,提高了系统的适应性和稳定性。基于TMS280049研制样机验证了方案的可行性,表明本设计具有实际应用价值。

分段式的大功率远程等离子体源系统设计

目前远程等离子体源系统普遍存在输出功率低、系统负载适应范围窄和生成等离子体浓度不稳定等问题,该文基于对TCP型腔体的放电模式和负载特性分析,提出一种分段式的大功率远程等离子体源系统,改进的功率电路提高了电源输出功率,分离的点火回路简化了电路设计并提高自由度,分段的控制策略极大程度的提高了系统负载适应范围,可电离多种气体和更宽范围气体流量。通过实际样机测试,验证了此系统方案设计的可行性,为等离子体电源设计提供了参考价值。

基于LLC谐振变换器的双向DC-DC光伏储能回路设计

针对光储逆变器的储能回路效率较低,控制较为复杂等问题,该文设计了一款基于双向全桥LLC谐振变换器的双向储能电路。对双向全桥LLC谐振变换器的正向导通特性和反向导通特性进行介绍和分析,基于采用基波分析法得到的LLC谐振变换器等效电路,推导出变换器实现软开关的条件。通过推导得到的条件对LLC谐振变换器进行硬件参数设计,并成功搭建一台样机进行实验验证,实验结果表明,变换器可以在全负载领域实验软开关,并具有较高的效率,验证了理论分析的正确性。

实验室电源特性测量方法及案例分析

电源特性测量是CB实验室和CNAS实验室认可要求的重要内容,实验室电源特性对电子电气产品的电学和性能参数的检测结果影响较大。基于CNAS实验室认可在电气检测领域的应用说明文件CNASCL01-A003:2019和CB检测实验室的操作文件OD 5010,结合检测方法标准规定的试验条件,详细阐述了电源特性与要求、电源特性测量方法、测量步骤,并通过应用案例说明如何运用测量方法和测量步骤,对指定检测条件下的供电电源进行电源特性测量和结果评价。最后总结了电源特性测量的基本原则和满负载情况下不能满足电源特性要求的处理方法。实验室电源特性测量方法的研究对于提升实验室测量结果准确性、促进数据互认互信、提升实验室竞争力和国际合作等方面都具有重要的意义和影响。

基于STM32的频率和功率可调非接触供电超声电源设计

为解决接触式供电中漏电、磨损、电能传输不良以及超声电源在加工中谐振频率漂移、跟踪速度慢、输出功率不稳定等问题,文章以STM32单片机作为主控系统,设计了一种频率和功率可调的非接触供电超声电源。根据采样反馈电路采集的电压电流相位差和有效值信号,采用锁相环和模糊比例积分(Proportional Integral,PI)控制相结合的方法对频率进行跟踪,并用传统PI控制法控制输出功率。在Matlab软件中搭建电源仿真模型,利用附加电阻、附加电感和附加电容模拟加工过程中负载参数的突变,对有频率调节和功率控制子系统以及没有子系统的电源模型分别进行仿真。仿真结果表明,电源输出功率稳定在248 W。当负载参数发生改变时,电源的谐振频率发生漂移,经过频率自动跟踪子系统的调节后,电源在0.01 s后重新回到谐振状态。此控制算法实现了频率快速跟踪和功率控制。

基于光纤通信技术的电力系统远程监测与控制研究

随着电网规模的扩大和运行复杂性的增加,传统铜缆通信系统在处理大规模数据时存在局限性。光纤通信凭借高速、大容量和强大的抗干扰能力等独特优势,为电力系统的远程监测与控制提供了新的解决方案。光纤通信技术可提高数据处理和传输效率,增强电网动态变化的实时响应能力,为电力系统的稳定运行提供坚实的技术支撑。文章探讨了基于光纤通信技术的电力系统远程监测与控制的结构,对比分析传统方法与基于光纤通信技术的方法。实验测试结果表明,基于光纤通信技术的方法在信噪比、带宽利用率、响应时间、数据准确性、故障检测时间以及系统稳定性等关键指标方面均有良好表现,推动了电力系统远程监测与控制的发展。

铁路系统中传感器的低功耗电源管理系统设计

探讨铁路系统中无线传感器的低功耗电源管理策略,并提出一种创新的改进策略。先介绍了铁路传感器系统的架构和相关的能源管理电路设计,然后分析了系统的状态转换过程,包括状态切换时间点和功耗问题。基于这些分析,提出一种自适应功耗模块激活策略,该策略根据传感器传输数据的频率和重要性来动态调整功耗模块的激活频率。此外,还研究了基于状态切换的功率优化方法,以最大限度地减小功率消耗。

智能功率模块驱动的反激式开关电源优化设计

为了实现智能功率模块(IPM)驱动电源的高效化与低成本化,利用反激式变压器的特点,设计了一款应用于IPM驱动的隔离型多路输出反激式开关电源,对控制芯片供电电路转换时电压进行稳定性优化。仿真及实验结果表明,优化后控制芯片供电波形稳定,反激式开关电源输出在5 ms时达到稳定,误差小于2%,波纹系数小于2%。

一种双管反激级联式高位取能电源设计

在柔性直流输电系统中,高位取能电源为模块化多电平换流器(MMC)的子模块控制电路供电。随着直流输电系统电压的提升,子模块直流侧的电压也随之升高。为使高位取能电源适应更高更宽范围的输入电压,设计了一种基于双管反激的级联式拓扑。首先,介绍双管反激电路的工作原理、电流控制模式及工作模态;其次,基于变压器初级电流中位值,重新推导变压器AP值公式,与传统AP值方法进行比较;然后,基于南澳柔性直流输电换流阀的相关参数,对电源主电路进行设计。最后,搭建了一台输入电压为350~4 000 V,输出为一路400 V、两路15 V的电源样机,通过实验结果验证了设计的有效性和分析的正确性。

低负载调整率微小负电压电源设计

针对常见的基于电阻分压的微小负电压电源设计方案具有高负载调整率的固有缺陷,提出一种基于LDO的设计方案。通过将电阻分压方式与LDO方式进行负载调整率实验对比,结果表明后者具有低负载调整率的优势。实验结果显示,在同等静态电流的条件下,且当负载电流为200 mA时,基于电阻分压的微小负电压设计方案的负载调整率为184%;而LDO方式则低至0.5%。该文提出的设计方案对于低负载调整率微小负电压电源的设计具有一定的参考价值。

一种基于有源钳位正激拓扑的砖模块电源设计与实现

针对军用电子元器件国产化的应用要求,对标美国SynQor公司MCOTS-C-28型1/4砖电源产品,设计了一种基于有源钳位正激的高效软开关DC/DC变换器。采用有源钳位技术,提高了磁芯利用率,缩小了产品体积,同时降低了电压应力对开关管的影响,减小了导通损耗;采用外驱动同步整流技术,有效降低了输出端的整流损耗,提高了变换效率。仿真和试验结果表明,主电路实现了ZVS软开关。在-55℃~100℃工作温度下,输入电压在16 V~40 V宽输入范围内,输出电压基本稳定在28 V,纹波噪声为34 mV,满载时转换效率高达94.8%。产品所用元器件均由国内厂商自主研制,完全满足国产化使用需求。

宽带多波束星载相控阵天线技术

为了满足星载Ka波段相控阵天线瞬时工作带宽大、同时多波束的需求,设计了一种基于子阵内相移和子阵间延迟的宽带模拟多波束相控阵天线。设计的28×28单元阵列分为4个子阵列结构,子阵列内的每个单元使用移相器,子阵列之间使用延迟线。这种移相器和延迟线的组合控制方案可以实现相控阵天线的宽带广角扫描。仿真结果表明,在800 MHz的瞬时工作带宽和±54°的扫描角下,所提出的天线的指向精度偏差不超过0.4°,增益恶化不超过0.5 dB。同时,采用封装天线(AiP)架构实现了天线的轻薄化、集成化,适用于宽带多波束星载相控阵天线的设计。

计及P2G的综合能源系统CCUS容量规划

考虑到碳捕集利用与封存(CCUS)是对电转气(P2G)过程中二氧化碳(CO_(2))来源的细化,文中提出对综合能源系统(IES)进行电-氢-氧-甲烷-二氧化碳和虚拟二氧化碳等P2G过程的定性定量建模,以及对风-光-电动汽车-负荷等随机源荷进行时空聚类以深度挖掘IES氢源碳源潜力的CCUS设备容量规划模型。以阶梯正负碳交易、弃风弃光惩罚和年设备投资成本等的年综合成本最低为目标,以碳捕集、碳存储和甲烷化等CCUS设备功率容量限值为全局变量对电气平衡和能量耦合进行二次约束,经过混合整数线性化处理后利用Cplex求解。算例分析表明,源荷时空聚类可在典型日场景缩减时保留IES廉价碳源氢源特征,合理规划后的CCUS设备可兼具弃风消纳和碳减排功能,使P2G制取的天然气更具市场竞争力。

一种占空比连续可调的双极性准方波脉冲电源

提出了一种适用于介质阻挡放电(DBD)负载的占空比连续可调的双极性准方波脉冲电源,该脉冲电源采用电流源型变流电路与高频脉冲变压器结合的方案,通过调节脉冲电源中3个功率开关管的占空比,实现了双极性准方波脉冲输出。通过模态分析的方法对该电源的工作原理进行了理论分析,并以DBD型准分子灯作为负载搭建了实验样机进行了验证。实验结果表明:该脉冲电源实现了工作频率100 kHz、输出电压峰峰值0~12 kV和脉冲宽度1~3μs连续可调的双极性准方波脉冲输出。相比于传统的准方波脉冲电源,该脉冲电源能将DBD负载在一个工作周期内的放电次数由2次提升至4次。为了削弱变压器漏感引起的尖峰电压,在功率开关管上并联了吸收回路,并且测试了不同吸收回路参数对激励脉冲波形的影响。

基于Marx电路的固态高压脉冲电源设计

针对高压脉冲放电和低温等离子体应用的要求,设计了一种基于Marx电路的高重复频率的固态高压脉冲发生装置。该脉冲电源利用Marx电路电容并联充电、串联放电的原理,选取绝缘栅双极型晶体管(IGBT)作为放电开关,控制电路的模态切换。Marx主电路由84级单元组成,每级单元包含IGBT开关管、快恢复二极管和储能电容。实验结果表明,在输入电压为480 V直流电压,并且在300 Hz的频率下,该电源可以产生幅值为20 kV、脉宽为500 ns的高压脉冲,满足设计要求。

基于副边LLC谐振变换器的功率处理单元建模与分析

随着航空航天技术的不断发展,航天器对于霍尔电推进功率处理单元(PPU)的需求不断提高,高增益、大功率以及高效的PPU成为研究的主流方向。LLC拓扑能够在全负载范围内实现软开关,因此在PPU阳极电源中具有广阔的应用前景。原边LLC因其原副边增益特性,给阳极电源高增益变换器的谐振电感设计带来极大的挑战。针对上述问题,提出了一种改进的副边LLC谐振拓扑,在保留原边LLC谐振电路软开关特性的同时,有效解决了谐振电感设计问题,使得PPU阳极电源具备高增益的性能。首先利用时域分析法建立了副边LLC拓扑数学模型,其次在模型的基础上给出其峰值增益的计算方法,最后通过一台样机验证了所建模型的正确性并验证了副边LLC电路的有效性。