基于单边调制映射函数的LCC-HVDC直流侧阻抗精确建模

阻抗模型是电网换相换流器型高压直流输电系统小信号稳定性分析的重要基础,阻抗模型的准确程度直接影响系统小扰动稳定性分析。该文首先从同步触发原理出发,引入基于单边调制产生的映射函数,该函数蕴含控制及换相信息,可以准确建立换相/非换相期间交直流侧的映射关系;其次,考虑换相动态并通过谐波线性化和傅里叶变换建立完整的直流侧电压和交流侧电流的频域小信号动态模型;再次,考虑控制和换流阀阻尼回路,建立整流侧和逆变侧直流阻抗解析模型;最后,以CIGRE高压直流标准测试模型为例,基于PSCAD/EMTDC平台验证了直流侧阻抗模型的准确性及其用于小扰动稳定性分析的有效性。

基于双模式变频移相调制的单级式双有源桥型DC-AC变换器

针对单级式双有源桥(DAB)型DC-AC变换器关断电流较大和软开关范围有限的问题,该文提出一种双模式变频移相调制策略。首先,对DAB变换器的单移相(SPS)调制和扩展移相(EPS)调制进行时域分析,得到其功率传输特性;然后,分析变换器的关断电流与软开关条件,得到移相比和开关频率约束方程;在此基础上,分析双模式间的移相比边界条件,提出变换器运行模式的切换机制,从而在实现变换器单级功率变换的同时,保证全范围软开关并降低低压侧的关断电流;最后,通过仿真和实验验证了所提调制策略的有效性与可行性。

虚拟I/O模块在DCS以太网通信接口模块上的实现

为减少硬件模块的重复开发,在保留原DCS软硬件系统架构不变的基础上,在以太网通信接口模块硬件上虚拟不同的I/O模块。虚拟I/O模块与硬点I/O模块具有一致的输入、输出及参数属性,且组态方式和产物格式一致。同一以太网通信模块上可在不同的虚拟I/O槽位上配置不同的虚拟I/O模块,如Modbus TCP虚拟I/O模块和GOOSE虚拟I/O模块,进而在同一硬件实现不同的通信功能。虚拟I/O模块的使用一方面减少了DCS系统硬件模块的种类,简化备品备件,另一方面也提高了通信扩展的灵活性和便利性。

基于部分功率调节的高调压速率DC/DC变换器

应用于5G基站的通信电源可在设备待机时降低输出电压来减少能耗,然而输出电压的频繁快速调节给变换器带来挑战。针对这一问题,采用部分功率调节的思想,在变换器输出端构造部分电压调节电路,对电压调节电路采用电压外环电流内环、负载电流前馈以及输出电压前馈控制,使变换器获得电压快速调节的能力且保持较高的能量转换效率。搭建1kW实验样机,验证了所选拓扑以及控制策略的有效性。

基于联合功率量/载波调制的DC-DC变换器功率/数据复合传输方法

DC-DC变换器可以同时进行功率变换和数据传输。针对较低通信速率限制功率/数据复合传输(power/data multiplexing transmission,PDMT)应用的难题,提出一种联合功率量/载波调制(joint power/carrier modulation,JPCM)的新方案。与传统二进制PDMT方案不同,JPCM同时对功率量/载波进行2FSK调制,实现两种数据并行传输,可以看作一种四进制FSK,有效提高通信速率。相较于传统四进制PDMT方案,JPCM方案解调环节所需带通滤波器数目可减少一半,且软件开销更低。首先,证明PDMT在理论上的可行性;然后,根据4种不同电压纹波频率配置不同码元,并设计了包含高低数据位调制的JPCM和基于滑动傅里叶变换的数据解调方案;此外,重点分析输出参考电压突变对通信的影响,动态调整阈值可有效抑制误码;最后,搭建一个由2个Buck变换器并联的实验装置,实验结果表明在稳态、负载突变和输出参考电压突变的工况下,JPCM方案均能实现20 kb/s的通信速率,验证了该方案的有效性。

基于QFSK调制的DC-DC变换器功率/数据复合传输方法

传统电力线通信方案的硬件设计较为复杂。DC-DC变换器具有发送数据的潜能,可进行功率/数据复合传输。文中提出一种基于四进制频移键控(QFSK)调制的电力电子开关调制方案,通过调制开关频率将数据信息嵌入原始脉宽调制(PWM)信号中,使得电压纹波携带数据的频率特征;再通过基于滑动离散傅里叶变换的解调方案实现数据接收,最终实现功率/数据的同步传输。首先,证明了PWM信号与电压纹波频率一致的关系;然后,给出数据调制与解调的方案;以负载突变工况为例,通过对Buck变换器建模,分析功率变换暂态过程对通信的干扰影响;最后,搭建由两个Buck变换器组成的实验平台,验证了所提方案可实现20 kbit/s的通信速率;并以光伏优化器为应用背景,验证了所提方案的有效性。

基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略

针对双有源桥(dual active bridges,简称DAB)AC/DC变换器,该文提出基于电流应力优化和6脉波调制的双有源桥AC/DC变换器控制策略.DAB和三相逆变器(three phase inverter,简称TPI)是双有源桥AC/DC变换器的两个关键单元.对DAB采用电流应力优化,对TPI采用6脉波调制.仿真实验结果表明:相对于单移相(single phase shift,简称SPS)调制策略,该文策略的电感电流的峰值更小,即能更有效地降低电流应力.因此,该文所提策略具有优越性.

基于串联型DC module的光伏发电系统研究

提出了一种基于串联型直流功率单元(DC module)电路的光伏发电系统,讨论了采用单端反激变换器实现的DC module电路。由于反激变换器用于升压变换时变压器原边电流较大,当并联使用时效率较低,为了减小DC module电路升压压力,提高每组变换器能量传输效率,采用串联形式的DC module电路,且每组DC module电路使用独立的最大功率追踪算法,由此组成的光伏发电系统提高了DC module电路的升压效率,且可以实现每块光伏电池板的最大功率点跟踪,解决了不同光照(阴影)、不同规格以及不同朝向等因素引起的失配问题。实验结果表明,当一路或多路电路中的电池板受到阴影影响时,各路电池板在控制器的作用下仍然工作在各自的最大功率点处。

用于智能量测开关的超宽输入DC-DC模块研究

为了解决智能量测开关内部自取电电流互感器输出电压变化大的问题,需要在后级级联具有超宽输入电压范围的DC-DC模块来产生稳定的系统供电电压。研究了一种基于恒定开通时间控制和断续模式非同步Buck电路的超宽输入DC-DC模块。根据输入电压和输出电压的差距大小,采用变频和准定频分段控制方式。实现大压差功率变换的同时,该DC-DC模块还具有极快的动态响应。利用PSIM软件对DC-DC模块电路的特性进行仿真分析和验证。研制了一台功率为5 W的硬件样机进行测试,给出了部分关键实验波形。实验结果表明,该DC-DC模块具有输入范围超宽、动态响应极快和稳定性高的特点。

EMI滤波器和DC/DC电源模块失效案例分析

混合集成EMI滤波器和DC/DC电源模块广泛地应用于军工领域。由于电源需要连续运行,同时经受恶劣环境条件考验,EMI滤波器和电源模块失效情况时有发生。针对某装备中滤波模块和电源模块的失效案例开展分析,详细地介绍了该类混合电路失效分析方法,提出了混合电路失效分析的思路,找到了滤波模块和电源模块的失效原因和机理,并给出了相应的改进措施,为电源模块的失效分析开展提供了参考。经失效分析,发现滤波模块和电源模块的失效原因为电源模块内部电阻受损,使用过程中微裂纹扩展,电阻开路,导致与之相连的MOSFET过功率烧毁,电源模块输入和输入地短路失效。电源模块短路失效,导致滤波模块的输出与输出地短路,从而形成大电流,导致基板过温,部分元器件焊点脱落,最终导致滤波模块无输出。

高功率密度DC/DC电源模块结构设计与封装

高效率、高功率密度是DC/DC电源模块永恒的发展趋势。以一种封装尺寸为38.72 mm×22.80 mm×7.21 mm、输出功率为320 W的DC/DC模块电源为研制对象,从结构设计、热设计、封装工艺等方面进行了系统的研究。DC/DC电源模块采用“夹心”工艺结构,以高导热塑封工艺封装,工作温度范围为-55~125℃,可靠性满足航空航天领域高可靠要求。

基于单片机的AC-DC变换电路设计

传统的AC-DC变换电路由于要通过高频变压器来实现电压变换,存在效率较低、电源的波纹很难降低等问题。因此,设计一种以单片机为核心控制器件的新型单相AC-DC变换电路。单相AC-DC变换电路设计结合BOOST开关器、输入负反馈和脉冲宽度调制,采用单片机辅助控制相结合的方式实现闭环控制,保证输出的稳定和高效。该电路包括全波桥式整流电路、BOOST开关器、电压反馈电路、电流采样电路和功率因数测量电路,通过负反馈控制UC3845芯片来改变PWM控制信号,从而调整BOOST开关器开关的通断,使输出电压稳定在36 V。单相AC-DC变换电路具有PFC功能,可通过LCD将实时的PF值进行检测,显示输出电流、输出电压、功率因数等数据。另外,在输出端设计了过流保护报警功能,该设计选取STC51单片机系列中的89C52RC芯片作为控制核心,结合电流电压检测共同来实现。实验结果表明,实测负载调整率为0.28%,电压调整率为0.28%,功率因数为0.91,说明所设计电路优于传统的AC-DC变换电路,具有转换率高的特点。

基于LM3150的Buck型DC-DC电源设计与仿真

讲解了DC-DC变换器的基本工作原理,以及其中一个十分重要的使用参数——转换效率。基于转换效率的问题,仿真设计该电源需要用到电源芯片LM3150以及利用到美国设计的用来仿真的软件,WEBENCH Power Designer设置开关电源的每个元器件数值,并综合考虑其价格、频率、精巧设计等方面的升级优化。最后通过软件仿真检验到设计出来的电源的稳定性很强,且转化效率更高。

降低风电场机组DC-DC模块损坏率研究

降低风电场机组DC-DC模块的损坏率是一个复杂而具有挑战性的课题。首先对风电场机组DC-DC模块的功能、作用、组成和工作原理进行了概述,然后对其故障损坏类型进行了研究分类,针对性搭建了一款风电场机组DC-DC模块信息采集系统,最后创新性提出了一种基于数据驱动和一种基于知识库的风电场机组DC-DC模块故障处理流程,二者在保证风电场机组DC-DC模块故障处理准确性的同时,可以提高故障处理效率,减少机组停机时间,从而达到降低损坏率和提高生产效率的目的。

符合EN55022 Class B噪声规格的3A DC/DC μModule稳压器

凌力尔特公司（Linear Technology Corporation）推出完整的3ADC／DC微型模块（μModule）器系统LTM8033。该器件除了有内置电感器、DC／DC转换器和支持电路外，它还含有一个EMI（电磁干扰）滤波器，因而使其在EMI指标上远远优于EN55022 Class B标准的要求。该电路内置于一个小外形11．25mm×15mm×4．32mm封闭式塑料LGA（焊盘网格阵列）封装，而重量仅为2．3g。

纤巧的1.5W隔离式低噪声DC/DC Module转换器包含了变压器

加利福尼亚州米尔皮塔斯（MILPITAS,CA）凌力尔特公司（Linear Technology Corporation）推出1.5 W输出的DC/DC微型模块（Module）转换器LTM8047和LTM8048,这两款器件具有725 V DC电流隔离,采用9 mm×11.25 mm×4.92 mm BGA（球栅阵列）封装。

凌力尔特推出1．5WDC／DCμModule转换器

凌力尔特公司（Linear Technology Corporation）推出1．5W输出的DC／DC微型模块（μModule）转换器LTM8047和LTM8048，这两款器件具有725VDC电流隔离，采用9mm×11．25mm×4．92mmBGA（球栅阵列）封装。

面向低于28nm FPGA、具精准DC和瞬态输出调节的μModule稳压器可扩展输出电流至高达144A

凌力尔特公司（Linear Technology Corporation）推出双路18 A或单路36 A微型模块（μModule誖）稳压器LTM4630-1,该器件具高精确度输出电压调节,面向28 nm和低于28 nm的FPGA、ASIC和微处理器。这些先进数字器件的内核电压在稳态（DC）和快速负载电流瞬态时需要非常准确的电压调节。LTM4630-1针对两种情况提供了精确的输出电压调节：1在电压、负载和温度（-40-125°C）变化范围内的最大总DC误差为±0.8%;2采用最少输出电容并包括瞬态在内的总误差为±3%。

四电平浮动交错Boost DC/DC变换器研究

提出一种高升压比浮动交错四电平DC/DC变换器(Four-level Floating-output Interleaved-input Boost DC/DC Converter,FL-FIBC).该变换器不仅可以实现高升压比,显著减小变换器输入电流纹波,而且开关管承受的电压应力仅为输入电压和输出电压之和的1/6,对其拓扑结构及其工作原理进行分析研究,针对非交错导通方式下输出电压纹波大的特点,提出交错导通方式.通过在MATLAB仿真中搭建仿真,验证了所设计控制器的有效性.