High-power High-efficient and Simplified High-frequency Switching Power Supply for Electrolytic Plating

针对大功率电解电镀开关电源的输入整流级引起的无功和谐波等电能质量问题,研究了一种基于高效PWM整流的高频开关电源。该电源前级整流器仅用4个开关管来进行PWM整流,后级采用半桥逆变器进行高频变换,显著减少了开关数量。针对三相四开关PWM整流器,推导一种基于开关模型的无差拍控制方法,该方法可实现系统的快速、无差整流。针对多台开关电源的并联均流问题,提出一种基于虚拟阻抗的自均流控制方法,可实现多台电源的均流稳定运行。通过仿真与实验验证了所提结构和控制方法的正确性。

Inverter power supply system for high-power twin-wire pulsed GMAW

A type of novel inverter power supply system for high-power twin-wire pulsed gas metal arc welding （GMAW） is presented mainly for dealing with the disadvantages of the conventional power supply for twin-wire pulsed GMA W of which the output power is generally difficult to increase due to limitations of the power of semiconductors and the power density of magnetic devices. In the power supplies for the master and slave arcs, the digital signal processor （DSP） TMS320F28335 is used to form the DSP- based synergic control system for parallel high-power pulsed GMA W, which achieves high-power output of two parallel inverters controlled by a single DSP ; master-slave communication is achieved by using e controller area network （eCAN）module of DSP, thas realizing anti-phase pulse output of high-power twin-wire pulsed GMA W and reducing the interference between twin arcs. The experiment results demonstrate that the designed inverter power supply system for high-power twin-wire pulsed GMAW can bring about high-power efficiency of welding, stable welding process and proper formation of welds.

基于BP神经网络算法的超声电源频率追踪技术

超声振动系统主要由超声换能器和超声复合加工电源组成。其中超声换能器在加工过程中受到多种因素影响,会发生谐振频率漂移现象;超声复合加工电源需要输出对应频率的电信号,保证超声振动系统的稳定工作。为避免超声换能器损坏,设计一种基于BP神经网络算法的控制模型,通过分析超声电源运行历史数据来实现对超声电源输出频率的控制。利用Multisim对电路进行仿真,并通过试验采集理论谐振频率在25 kHz的超声换能器稳定工作时超声复合加工电源的输出信号,通过Matlab建模仿真来验证BP神经网络模型的控制精度和可靠性。结果表明,产生的模拟输出与实际输出频率最大误差不超过5%,有助于超声复合加工电源的稳定工作。

基于超级电容储能的HL-3装置中性束逆变型高压电源模块设计

高压电源是中性束注入加热系统的重要组成部分,决定着束能量和引出束流的品质。随着电压等级的逐步提高,脉冲阶梯调制(Pulse Step Modulation,PSM)高压电源无法满足实验要求。为了实现中性束调制注入功率的快速切换,提出一种基于超级电容储能的逆变型高压电源。采用超级电容储能方式,降低所需电网容量,减小对电网的冲击。采用软开关技术的直流(DC)-直流(DC)谐振变换器结构,提高电源的响应速度,减小开关器件的开关损耗。设计电源模块电路拓扑,根据电源性能指标要求完成系统建模计算。建立充电电路和主回路的电力仿真软件PSIM(Power SIMulation)仿真模型,对电源性能指标进行仿真验证。最后搭建了逆变电源模块测试样机,进行了阶跃响应、电压纹波和软开关性能指标测试。仿真及实验验证结果表明:设计的电源模块能够实现1 600 V/50 A的稳定输出,满足6 MW/120 kV设计要求。

供电改造提升大功率变频器低电压穿越能力的措施

目前国内天然气需求逐年增长,输气管道常年高压力运行,变频器低电压穿越能力不断提升使电驱压缩机在电网波动时连续运行的能力增强,但是供电线路故障引起压气站供电系统短时失电导致的停机停输可能造成管线运行超压。从维持变频器直流母线电压的时间需求出发,通过线路分列运行、调整线路重合闸、快速切换装置等方式提升供电可靠性;根据励磁变频器在电源切换过程中直流母线电压的变化趋势,使用静态转换开关、增加变频器直流电源的方式提升励磁变频器的供电可靠性。长输管道电驱压气站高压、低压供电系统改造方案对于压气站供电系统设计及电气系统运行提升具有借鉴意义。

基于200 kV/15 A逆变型直流高压电源的控制策略

针对传统三相三电平逆变器在较小占空比模式下输出电压纹波较大的不足,提出了一种新的双重控制策略。该策略通过控制直流母线电压大小与逆变器的占空比,从而实现对输出直流电压较大范围内的可控调整。建立200 kV/15 A的逆变型直流高压电源MATLAB/Simulink系统仿真模型,采用上述控制策略,实现了输出电压分别为200 kV和20 kV时,纹波均小于±1%,验证了新型控制策略在输出电压宽范围情况下,输出电压纹波能够满足负载要求。

刮板输送机长距离供电系统研究与应用

随着综采工作面集中化配置和刮板输送机的容量、长度不断增加,供电距离愈来愈长,供电系统运行状况将决定整个工作面的生产效率及安全。介绍一种井下刮板输送机长距离供电系统,使用高压变频器为系统核心进行控制与管理。该供电系统控制简单,启动转矩大,调速性能优异,有助于实现煤矿智能化。

谐振式无线传能关键技术综述

阐述无线电能传输设计中用于产生高频交流电的逆变电路,几种可以抑制频率分裂的方法,探讨阻抗匹配电路用于解决当系统距离或者电路参数改变时,带来的阻抗不匹配问题。

40kW高功率密度数字化控制充电电源

研制了基于串联谐振和高频逆变技术的40 kW/10 kV数字化控制高频高压脉冲电容器恒流充电电源;采用合理谐振参数设计和高频高压变压器优化设计,使得40 kW充电电源功率密度达到0.5 MW/m3;研究了高压充电电源的保护技术,通过采取多种保护方法及安全措施,提高了充电电源的安全性能;在40kW数字化控制充电电源基础上,介绍了实现充电电源远端控制和并联运行的方案;给出了1 MJ/10 kV脉冲电容器负载上的单台充电电源的实验结果。

20kW／300kHz高频感应加热电源

以功率ＭＯＳＦＥＴ为开关元件，采用多管并联方式研制出２０ｋＷ／３００ｋＨｚ高频感应加热电源。本文对该电源的逆变电路、控制电路、多管并联驱动等问题做了研究和试验。

200kW/400kHz固态高频感应加热电源

随着大功率半导体器件的发展,固态高频电源在容量和频率两方面都得到很大提高,除在一些特殊应用领域(如高频介质加热等行业)外,固态高频电源完全能取代电子管高频电源,而成为新一代感应加热电源的代表。本文以MOSFET作为逆变器的开关器件,以多管并联的方式开发出容量为50kW的单桥,然后以逆变桥并联的方式研制出200kW/400kHz的逆变器。设计了特殊的大功率驱动电路,实现了对器件多管并联的可靠驱动。采用PI控制的锁相环(PhaseLockedLoop,PLL)方法,实现了对负载频率的准确跟踪和对逆变状态的可靠控制,保证了逆变器的安全。采用高频变压器实现负载阻抗的匹配,不仅保证了逆变器的高输出功率,而且实现了逆变器之间的均流。

大功率IGBT逆变式空气等离子切割电源的关键技术

对一种大功率IGBT逆变式空气等离子切割电源的主电路进行了原理分析与设计.从提高切割效率,减小整机体积以及加强电源可靠性的角度出发,对电源外特性、驱动电路、逆变器结构和中频变压器材质等各项电源关键技术进行了分析和讨论,并提出了相应的设计方案,使电源整机性能得到了改善,可以完成切割电流160A、切割电压150V的大功率作业要求.实验证明,该方案合理、有效,能够满足切割工艺要求.

ZVS高频变换器在新型微波炉电源中的应用

针对传统微波炉电源变换器的不足,研究了一种新型微波炉电源ZVS软开关高频变换器,详细分析了该变换器的工作原理和整个工作过程,以及该变换器的功率调节特性。样机实验证明,该变换器实现了开关管零电压开关(ZVS)的软开关功能,减小了开关损耗,实现了变换器的高频化,提高了变换效率,更便于调节输出功率。

150kV/30kW逆变式电子束焊接高压电源设计

针对150 k V/30 k W电子束焊接高压电源高电压、大功率输出的要求,低压电路采用IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)逆变隔离直流电源与逆变全桥串联的主电路拓扑,高压电路由3组升压变压器与10倍压整流电路的串联结构并联组成;设计了高压采样电路、束流采样电路,以及双闭环控制电路.基于上述技术,实现了150 k V/30 k W高电压大功率输出.实验结果表明高压加速电源的输出线性度和束流输出线性度较好,同时高压稳定度和束流稳定度均在0.5%左右,能够满足电子束焊接的要求.

150kV高压逆变电源倍压整流电路仿真

针对150kV电子束高压电源特点,采取高压变压器与倍压整流电路相结合的方式产生150kV高压.建立几种常见的倍压整流电路模型并进行分析,通过使用MULTISIM软件对倍压整流电路模型进行仿真,重点对科克罗夫特沃尔顿(C-W,Cockcroft-Walton)全波倍压整流电路的电容参数进行仿真设计,研究不同倍压电容参数对输出电压特性的影响,结果表明C-W全波倍压整流电路为最优方案.最终通过试验调试验证,对倍压电容参数优化可以使输出特性更好,且设计方案满足参数要求.

我国高速动车组辅助供电系统的比较与分析

阐述了高速动车组辅助供电系统的结构与功能,系统地介绍了目前运行在我国铁路上的4种高速动车组辅助供电系统,详细地比较并分析了各列车辅助供电系统的电路结构、实现方案以及优缺点。最后,通过分析这几种高速动车组的辅助供电系统,提出了今后我国列车辅助供电系统的电压标准建议以及确定辅助供电系统标准结构的思路。

X射线衍射仪3kW高频高压电源设计

提出了一种适用于X射线衍射仪的高频高压电源的设计方法。该电源系统采用高频技术,克服了传统工频电源设备笨重、体积大、效率低等缺陷;采用脉宽调制技术(PWM)对系统进行控制和保护,使信号稳定;采用功率因数校正(PFC)技术使系统的功率因数达到了0.9。

宽电压输入多路输出逆变控制开关电源设计

设计并制作了一种基于电流型脉宽调制器UC3845芯片的多路输出反激式开关电源。介绍了逆变电源控制系统对控制电源的特殊要求，分析了开关电源的工作原理，并详细介绍了高频变压器的设计和制作过程。实验结果表明，开关电源的直流输入电压在175～700V的较宽范围内。都能够稳定输出7路不共地的直流电压。开关电源采用模块化设计，可以将其直接嵌入到不同类型的三相（或单相）逆变控制系统中作为控制电源。使用方便灵活。具有很强的实用性，同时高频变压器的设计思路可为开关电源的设计和制作提供借鉴意义。

一种绝缘寿命测试用高压方波脉冲电源的研制

高压变频驱动绝缘寿命脉冲电应力加速试验需要对称双极性高压方波脉冲电源,当前的高压脉冲电源尚不能完全满足需要,而现有的高速功率电子器件难以直接产生所需波形高压脉冲电源。本文通过光纤传输脉冲同步控制信号,使多个隔离电压达20kV,幅值1kV的对称双极性脉冲逆变电路模块同步工作,将多个这种方波脉冲模块级联构成脉冲峰峰值8kV以上高压脉冲电源。该文分析并给出了多H桥级联方式下脉冲上升时间的估算方法以及各独立模块电源隔离电压和容量的确定方法。该高压脉冲电源构成方法可通过改变级联模块数量灵活改变脉冲幅值电压等级,经测试可较好满足绝缘寿命加速老化试验对脉冲波形的要求。

基于SG3525的氦氖激光器高压电源

以250mm的氦氖激光管为应用对象,根据氦氖激光管击穿和工作电压的特点,研制成功了一种基于SG3525和IR2110的氦氖激光器高压电源,该电源的高压输出可达5～6kV,用以提供氦氖激光管的击穿电压。电源的正常工作电压为1.8～2.5kV,可使氦氖激光管正常工作,输出激光。实验中采用调节输入电压的方法,结果表明,当输入170V的交流电压时,氦氖激光管能够击穿和正常工作,并实现了对电流的初步控制。该电源结构简单、体积小、重量轻,具有较强的推广性。