Study of the EAST Fast Control Power Supply Based on Carrier Phase-Shift PWM

EAST （experimental advanced superconducting tokamak） fast control power supply is a high-capacity single-phase AC/DC/AC inverter power supply, which traces the displacement signal of plasma, and excites coils in a vacuum vessel to produce a magnetic field that realizes plasma stabilization. To meet the requirements of a large current and fast response, the multi- ple structure of the carrier phase-shift three-level inverter is presented, which realizes parallelled multi-inverters, raises the equivalent switching frequency of the inverters and improves the per- formance of output waves. In this work the design scheme is analyzed, and the output harmonic characteristic of parallel inverters is studied. The simulation and experimental results confirm that the scheme and control strategy is valid. The power supply system can supply a large current, and has a perfect performance on harmonic features as well as the ability of a fast response.

感应加热电源的PWM-PFM控制方法

叙述了一种电压源供电的串联感应加热负载的PWM PFM混合控制方法 ,并给出了实现的方法和实验电路。这种方法具有功率调节范围宽、频率变化小的优点 。

双端口多功能交-直流双PWM变流器控制策略

针对传统中大功率密度的交-直流PWM变流器存在输出直流电压降压困难、电路设计复杂的问题,提出一种以三相交-直流变换和三重化直-直流变换为核心的交-直流双PWM变流器电路拓扑。在分析其工作原理,建立数学模型的基础上,综合运用软件锁相技术,瞬时无功理论,正序、负序、零序分解理论,自动限流及均流控制。同时采用交流电网和(或)直流电网双端口供电方式,实现交直流能量的双向流动。在理论分析和仿真研究的基础上,完成了380 kW原理样机的研制。样机实验结果表明:采用该控制策略的双PWM变流器具备了充电器、不间断电源、无功补偿器等多种功能,同时输出直流电压调节范围宽、电路设计简洁且具有扩展性。

一种改进型三相PWM整流器及控制策略的研究

提出了一种改进型的三相PWM整流器拓扑,该整流器采用了预测电流型的空间电压矢量脉宽调制技术,实现了可控软启动,提高了功率因数,并拓宽了电压调节范围。设计了新型过流保护电路,响应速度快,并且支持高压电源系统反复启动。进行了仿真与实验验证。测试结果表明:改进型PWM整流器能够实现可控软启动,稳态误差小于2%;负载突变时,稳态恢复时间小于0.5 s;功率因数大于95%。

基于DSP和CPLD的感应钎焊电源移相PWM控制

采用数字信号处理器(DSP)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)设计了移相调功感应钎焊电源控制系统。其中,DSPTMS320LF2407A主要根据电压反馈实时修改PWM方波脉冲的输出频率;其硬件本身还提供独立于频率的死区时间,根据需要可灵活设置。DSP根据电流反馈通过恒流PID算法确定移相角数字量,再传送给CPLDEPM7128AE,由CPLD实现PWM波形的高精度移相。该电路简单,设计灵活,控制精度高。仿真和试验结果验证了系统设计的实用性和有效性。

基于FPGA的全数字化移相PWM控制器设计

移相脉宽调制在大功率开关电源控制中有着广泛的应用.本文介绍了一种新型的基于FPGA的全数字化移相脉宽调制控制器,并使用VHDL语言和有限状态机法设计了控制器中DPWM、ADC等多个模块.最后通过一台500W/48V样机对设计的控制器进行可行性实验验证,结果表明该数字控制器能实现预订的功能以及零电压软开关,效率达到91%.此方法设计的移相脉宽调制器的特点是能实现开关电源控制的全数字化.

基于三环控制的PWM斩波式交流稳压源研究

针对传统AC/DC/AC单相交流稳压源体积大、输入谐波大和功率因数低等问题,该文提出了基于PWM斩波控制的单相交流稳压源,该结构相比于传统控制节省了直流侧电容;LC滤波参数选取综合了其频率特性、功率因数等要素,从滤波器无功容量最小的角度出发设计,优化了滤波器的性能,降低了线路中的谐波含量;为更好的抑制直流电压扰动,提高稳压电源的稳定性,提出采用电感电流内环,输出电压瞬时值中环,输出电压有效值最外环的三闭环控制方案来提高稳压源的动态性能和对负载的适应性。最后对系统搭建Matlab仿真和硬件实验平台,仿真和实验验证了该结构和控制方法的可行性。

移相全桥PWM控制的薄膜表面处理电源研究

为降低中小功率薄膜表面处理电源成本,提出了一种基于移相全桥脉冲宽度调制(PWM)控制方式的塑料薄膜表面处理电源,在中小功率应用场合可取代传统调压方式的薄膜表面处理电源。采用锁相环技术实现了输出电流的频率跟踪控制和功率开关的零电压开关(ZVS),降低了硬开关造成的电磁干扰(EMI)和尖峰电压。实验结果证明了该控制方法的正确性及可行性。

基于高精PWM的超声波电源频率跟踪控制

针对超声波换能器谐振频率漂移的问题,提出了一种基于高精PWM的超声波电源频率跟踪控制方法。该方法使用高精度PWM,使超声波电源能跟踪输出更精确的谐振频率,提高电源调频精度,获得较高的输出效率。采用数字锁相环对谐振频率进行跟踪,并对跟踪环路中各部分进行了设计。实验结果表明,该频率跟踪控制系统具有良好的稳定性和较好的调频精度,频率调整分辨率高达0.08Hz,完全满足对超声波换能器工作谐振频率跟踪的要求。

感应加热电源的容性移相PWM调功

针对IGBT关断时存在拖尾电流会产生较大关断损耗的问题,分析了负载容性状态下串联逆变器开关器件IGBT开通与关断的特性,并与负载谐振状态下的情况进行对比,采用容性移相PWM进行输出功率的自动调节。同时根据感应加热电源的整体结构进行参数选取,运用MATLAB进行仿真分析,仿真结果证明了这种方式可以实现输出功率的连续自动调节,且具有较宽的移相角调节范围。

基于PWM变换器的长脉冲快速高压直流电源

就两种电源模式进行比较分析，并给出电磁暂态模拟仿真计算结果。从理论和模拟仿真出发验证了PWM开关电源方案的可行性。

三相电压型PWM整流器并联供电系统研究

为了减少当前电网中的谐波污染,采用单位功率因数的三相电压型PWM整理器并联供电系统,节能效果好。基于瞬时无功功率理论研究,在PSCAD环境下对多台PWM整流器并联运行控制进行仿真实验。结果表明,三相电压型PWM整流器带纯电容负载时,可实现纯电容负载的恒流充电,为列车以及地铁供电系统中的超级电容充电的研究提供可行性方案。

PWM逆变技术在供电电源中的应用

文章提出了将全桥移相PWM软开关电路驱动IGBT技术应用于臭氧发生器供电电源,充分利用该技术结构简单、高效节能、方便迅捷的特点,在提高臭氧产量的同时降低了能耗。

一种单电源九开关二倍升压九电平逆变器

针对现有九电平逆变器存在使用器件较多且调制策略复杂的问题,提出1种新型的开关电容九电平逆变器,其拓扑仅需1个直流电源、9个开关、2个电容和2个二极管即可输出九电平,同时实现二倍升压。该逆变器具有电容电压自平衡的能力,无需复杂的控制算法和外部均压电路来维持电容电压平衡。采用多载波层叠调制策略对该逆变器进行调制,逆变器中4对开关的工作状态互补,可以使用非门逻辑电路来降低调制策略的复杂度。首先对该逆变器的拓扑结构和工作原理进行理论分析;其次,对调制策略进行了详细介绍,并将所提拓扑与其他九电平拓扑进行比较,介绍了该拓扑的优点;最后,搭建的仿真电路和实验平台验证了所提拓扑及调制策略的可行性和有效性。

接触轨融冰用电磁感应加热电源应用研究

开发了一种接触轨融冰用中频感应加热电源,输入为380 V/50 Hz的三相正弦交流电,输出为频率固定中频20 kHz,功率大小可调。首先分析了该中频感应加热电源系统的工作原理及产生的伴随效应,其次介绍了感应加热电源的结构,提出了一种基于移相PWM调功与频率跟踪相结合的复合控制方案,最后,建立了电源MATLAB/Simulink仿真模型和试验模型,通过仿真结果和试验结果证明了所开发的中频感应加热电源的可行性。

电气化铁路贯通式同相供电系统方案及控制策略

研究目的:电气化铁路传统牵引供电系统采用异相单边供电,牵引网需设置电分相,存在无电区,且部分线路设置电分相困难。本文研究牵引供电系统采用贯通式同相供电,经过交直交变换使全线相序一致,从而取消牵引网电分相,消除无电区。研究结论:(1)分析了传统异相供电和贯通式同相供电的特点,并给出了两种系统原理结构;(2)搭建了贯通式同相供电整流系统的数学模型,给出了基于PWM整流技术的控制算法;(3)以集通铁路电气化改造工程为背景进行仿真计算,验证方案的有效性;(4)以电气化铁路工程为例进行了经济性分析,并给出投资回收期;(5)本文研究内容可为电气化铁路贯通式同相供电系统应用提供技术参考。

载波移相在大容量并联逆变电源中的应用

EAST(experimental advanced superconducting tokamak,超导托卡马克核聚变实验)快速控制电源是一种单相大容量逆变电源,其跟踪等离子体位移信号,对真空室内的线圈进行励磁控制,产生磁场实现等离子体位移控制。为满足等离子体位移快控电源大电流快速响应要求,采用多组变流器并联运行。电源系统采用移相PWM多重化技术,降低IGBT的开关损耗,提高变流器等效开关频率,改善输出波形。介绍了系统设计方案,并对输出谐波进行分析和仿真。实验结果说明该系统设计方案合理,控制策略有效,具备良好的大电流输出和快速响应能力。

三电平大功率并联逆变电源在EAST系统中的应用

针对EAST超导托卡马克装置中的等离子体位移快控电源大电流快速响应的要求,采用三电平结合移相PWM多重化技术,实现多组变流器并联运行,提高了变流器的等效开关频率控制性能,从而改善了电流波形品质。分析了快控电源系统的设计方案和控制方法,并针对移相PWM多重化技术,采用Matlab进行了仿真,验证了设计思想。实验结果表明,该系统设计方案合理、控制策略有效,具备良好的大电流输出和快速响应能力。

串联谐振式介质阻挡放电型臭氧发生器等效模型及电源特性分析

为了研究稳态工作时的介质阻挡放电(DBD)型臭氧发生器的等效模型,以采用串联谐振逆变电源供电的、所产生臭氧的质量流量为1kg/h的介质阻挡放电型臭氧发生器为研究对象,通过实验数据和曲线拟合相结合的方法对臭氧发生器的等效电阻、等效电容与发生器的放电功率进行了研究。研究结果表明,稳态工作时的臭氧发生器可由与放电功率成线性关系的电阻和电容串联构成等效模型来表示。基于这一等效模型,对移相控制下的串联谐振式DBD型臭氧发生器供电电源特性进行了分析。分析结果表明,由所提出的等效模型和供电电源特性分析方法得到的结果与实验结果具有较好的一致性,可用来解决臭氧发生器供电电源设计繁琐的问题。

AC/DC/AC调频式谐振高压试验电源控制策略

传统的调频式谐振高压试验电源采用模拟器件产生幅值、频率可调的正弦信号,由大功率三极管组成的多级放大电路得到大功率正弦信号,电路复杂、不易维护。提出以大功率开关器件IGBT产生局部放电试验或交流耐压试验所需的正弦信号。新型调频式谐振高压试验电源的系统主要由三相PWM整流电路、H桥逆变电路、输出滤波器、检测单元、DSP控制器及人机接口(键盘、液晶)组成。针对电压调节提出应用自适应PI的以电网电流为内环、直流电容电压为外环的双闭环控制策略,对于电压调节由三相PWM整流电路实现;针对频率调节提出应用比例积分锁相自动调频控制策略,频率调节由H桥逆变电路实现。采用Matlab/Simulink仿真工具搭建了系统的仿真模型,仿真及试验结果表明,所提出的控制方案动、静态性能良好,鲁棒性强。