一种感应耦合能量传输系统的软启动控制方法

为解决目前感应耦合能量传输系统启动阶段电流冲击大、启动可靠性较差等问题,提出一种新型软启动控制方法。分析了基于串-串型补偿电路的感应耦合能量传输系统的数学模型,对比分析高频逆变器不同调制占空比与启动特性之间的关系,对系统软启动调节时间长度、占空比调制载波频率等关键参数进行了选取。所提软启动控制方法可较好地抑制启动冲击电流以及软启动调节时间过后的电流振荡现象,并实现高频逆变器在全时间范围内的零电压开关,降低了高频逆变器的开关损耗,进一步提高了系统的安全性和可靠性。基于研制的感应耦合能量传输系统实验样机进行实验,实验结果证明了所提软启动控制方法的有效性。

一种适用于LDO的无过冲软启动电路设计

设计了一种适用于LDO的无过冲软启动电路。其核心是采用线性升压的软启动策略来消除浪涌电流,电路结构简单、易于实现。为了解决超调现象,利用晶体管与正反馈电路设计了一种快速比较器,使得软启动电路输出电压能平滑地过渡到稳定工作状态。为了减小版图面积,利用少量的MOS管设计了斜坡产生电路和输入不平衡比较器电路。该软启动电路集成到一款低压差线性稳压器中,采用SMIC 0.18μm BCD工艺实现,电源电压为4.5 V。仿真结果表明,软启动电路有效地消除了浪涌电流,实现输出电压平稳上升无过冲,并能平滑地过渡到稳定工作状态,无超调现象产生。电路结构简单,版图面积为98μm×60μm,便于片上集成,该电路也可以应用到一般的DC-DC稳压器中。

一种用于改善IGBT开关过冲的主动栅极控制技术

绝缘栅双极型晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的广泛应用对其开关性能提出了很高的要求,传统的栅极驱动CGD(conventional gate drive)对IGBT开关过程中的电压和电流过冲调节效果有限,主要因其降低过冲总是以牺牲开关时间和开关损耗为代价。基于此,提出1种新的主动栅极驱动AGD(active gate drive)控制方法,用于抑制IGBT开关过程中产生的电流和电压过冲,其原理是在IGBT高di/dt和dv/dt阶段主动调节驱动电压,减小电流和电压的变化率,从而抑制电流和电压过冲。实验结果表明,相比传统驱动方法,所提方法可在基本不降低开关速度和不增加开关损耗的同时,显著降低IGBT开关过程中的电流和电压过冲。

GaN功率器件应用可靠性增长研究

GaN功率器件是雷达T/R组件或发射功放组件中的核心元器件,随着器件的输出功率和功率密度越来越高,器件的长期可靠性成为瓶颈。文章对雷达脉冲工作条件下GaN功率器件的失效机理进行了分析和研究,指出高漏源过冲电压、栅源电压的稳定性以及GaN管芯的沟道温度的高低是影响GaN功率器件长期应用可靠性的主要因素,同时给出了降低漏源过冲电压、提高栅源电压稳定性以及改善GaN管芯的沟道温度的措施和方法。

一种抑制SiC MOSFET电压电流过冲的有源门极驱动电路

相较于Si MOSFET,SiC MOSFET的高电子迁移率使其能支持更高的开关速度,但与此同时会产生更大的电压、电流过冲,影响其应用的可靠性。提出了一种用于抑制SiC MOSFET漏源电压vds与漏极电流id过冲的有源门极驱动(AGD)电路,通过检测vds和id变化率(dvds/dt和did/dt),利用高速模拟反馈回路控制门极驱动电流的方式来调节dvds/dt与did/dt,进而减小vds与id过冲。此外,将AGD方案拓展到电流源驱动电路,提出了电流源有源门极驱动(ACGD)电路。相较于传统门极驱动(CGD),ACGD方案同时具有更快的开关速度与更小的电压、电流过冲。基于双脉冲电路对比了CGD与ACGD的不同效果,在采用ACGD电路后,电流过冲减小了20%,延时减少了30 ns;电压过冲减小了约7%,延时减少了60 ns,电压上升速率提高了约44%。

电磁脉冲作用下PIN二极管的响应

采用自主开发的二维半导体器件效应模拟软件,对电磁脉冲作用下PIN二极管的响应进行了数值模拟研究,分析了PIN管在脉冲电压上升沿时间内出现的电流过冲现象。结果表明:过冲电流与高频下PIN二极管的电容性有关,过冲电流的峰值与上升沿时间有关,上升沿时间越短,峰值越大;PIN管的掺杂也会对过冲电流产生影响,P层、N层的掺杂浓度越高,过冲电流的峰值越大,过冲电流的波形下降越快;I层掺杂浓度对过冲电流也有一定影响,但并不显著。

一种DC-DC开关电源片上软启动电路

提出了一种基于DAC(digital-to-analog converter)控制的数字软启动电路,利用DAC控制和软启动电压检测技术,有效抑制了DC-DC开关电源启动过程中产生的浪涌电流和输出电压过冲,实现了输出电压从零到调整值的平坦上升.在启动完成后启动电路的偏置电流被彻底关断,实现了低功耗设计.该软启动电路采用CMOS器件设计,无需任何外围元件,便于被DC-DC开关电源集成.该电路已成功集成到一款Buck型PWM(pulse width modulation)控制器当中,测试结果表明:在整个负载范围内,DC-DC在启动过程中电感电流平稳变化,输出电压平滑上升、无过冲,启动时间控制在1.2ms.

永磁机构真空断路器分闸触头过冲与反弹抑制方法的研究

为了抑制真空断路器分闸操作过程的触头过冲与反弹现象,提高断路器的开断性能,笔者基于真空断路器永磁机构分闸操作工作原理,分析触头的运动过程,获取有效抑制触头过冲与反弹的预设行程值,建立了触头在分闸位置的速度特性与过冲及反弹幅值的特征关系。利用闭环控制策略对永磁机构线圈电流进行调节,降低触头的分闸末速度,实现对触头过冲与反弹的有效抑制。研制以数字信号处理器(DSP)为核心的控制装置,开展12 kV真空断路器永磁机构分闸操作实验,对操作过程中触头行程数据进行对比分析。结果表明,在上述控制系统的作用下,触头的运动过程处于受控状态,通过对预设行程值的标定,实现有效抑制触头过冲与反弹,保证永磁机构分闸操作可靠性,提高断路器分断能力。

时间域电磁探测发射电流过冲产生原理及抑制

针对时间域电磁探测系统中发射电流过冲造成接收盲区的问题,建立了电流过冲产生和抑制的交流等效模型,运用电路理论对模型进行了分析,提出加速电阻增大过冲电流振荡阻尼的方法,对时间域电磁探测发射机进行了改进。实验表明改进后系统稳定可靠,并使波形早期道信号前移110μs,达到缩小近地探测盲区的目的,为时间域电磁探测全电流波形收录提供了硬件前提,也可为基于无人机的电磁法探测装备的研发提供参考。

Buck变换器电流超调抑制对策及控制电路设计

Buck变换器驱动直流电机时,在电流闭环调节过程中,若不采取有效措施,将容易产生过大的电流超调,使得开关管的电流应力过大。本文通过对超级电容电动公交车的试验研究,设计了一种基于乘法器AD532抑制Buck变换器电流超调的控制电路。理论分析和试验结果表明,这种电路能够有效地抑制起车和加速时的电流超调,使行车舒适,同时保证了开关管的安全工作。

PWM整流器启动瞬时电流过冲抑制策略

针对PWM整流器启动过渡过程中网侧电流过冲问题,提出了一种新型瞬时电流过充抑制方法,实现简单,无需复杂的控制算法,当检测到电流越限时,只需判断三相电流所存在的按照一定规则划分的当前区间,即可确定各开关的通断状态,实时抑制电流过冲。实验结果显示,利用该电流过冲控制策略,PWM整流器在可控整流启动过渡过程中未出现明显的电流过冲现象。

1kA高功率脉冲磁控溅射电源研制及试验研究

高功率脉冲磁控溅射(HPPMS)以其在真空镀膜上更大的优势而越来越受到重视,高压大电流电源是实现HPPMS的关键因素。本文研制了1000 A高功率脉冲磁控溅射电源,给出了电源框架图和主电路拓扑结构图。对脉冲部分采用仿真分析探索大模块IGBT的不均流因素,结果表明驱动一致性是影响均流的关键原因之一;分析了大电流时IGBT两端电压过冲问题,采用RCD吸收和续流回路能有效抑制电压过冲,使电压过冲在正常安全范围内。用所研制的电源进行等离子体负载实验,运行良好,为性能优异薄膜的制备奠定硬件基础。

一种新型瞬变电磁发射机去过冲系统设计

针对瞬变电磁发射机发射电流过冲造成探测盲区的问题,提出了一种新型瞬变电磁发射机去过冲系统设计方案。该方案在发射线圈两端并联一个优化的RLC二阶电路,在发射电流下降到接近零时接通该电路,让发射电流按指数衰减,从而有效去除电流过冲。仿真与实验结果表明,该方案能够去除发射电流的过冲振荡,减小探测盲区。

一种改进型高性能电流舵电荷泵电路设计

提出一种改进型高性能单端电荷泵电路 ,该电路基于电流舵结构 ,使用运放将偏置电路与充放电电路分开。该电路具有低的输出抖动、宽的电源范围 ,使用级连电流镜像消除过冲注入电流。基于 CMOS0 .3 5工艺 ,用 SPECTRE对该电路进行仿真 ,改进后的电路可消除 1.2 m A的注入电流 ,稳定工作在 2 5 /12 .5 MHz下 ,其最低工作电压为 2 .2 V,静态功耗为 0 .44m A,达到设计目标。

杂散参数对IGBT串联阀开通过程的影响及抑制

由于电压源换流器(voltage source converter,VSC)的直流侧电压很高,绝缘栅双极型晶体管(insulated gate bipolar transistor,IGBT)阀组的开关过程非常短,导致交流侧输出电压变化率非常高。该电压作用于交流侧对地杂散电容,会增加IGBT在开通瞬间的电流过冲,造成很大的开通应力,影响IGBT的安全稳定运行;且电压越高,影响越大。为此,首先对杂散参数对IGBT串联阀开通过程的影响进行了理论分析;在此基础上提出在阀侧装设阻波器抑制杂散参数引起的电流过冲,并给出了阻波器设计方案。仿真和实验结果验证了该措施的有效性。

熔断器的可靠性测试电源的实验研究

随着工业技术的发展,熔断器得到越来越广泛的应用,而其可靠性问题也越来越受到重视.稳压/恒流程控电源作为熔断器可靠性测试仪器,应当具有高精度、输出恒定、开通与关断时无过冲以及连续可调等功能.利用PWM控制电路SG3525芯片与STM32F103RCT6协同控制的双闭环回路实现输出值与设定值差值低于±1%的要求;软件与硬件结合,解决开关机时的过冲问题;STM32F103RCT6检测交流电源,利用中断防止意外断电过冲.在开机时由用户选择试验进程,由PC机人机交互界面完成远程设定参数与过程监控功能,可实现实时监控并提供电源工作记录,大大节约人力成本.

交流斩波调压PWM控制技术研究

随着电力电子技术的发展,高性能的交流调压技术得到了广泛的应用。基于大功率电器的产生意味着人们对交流调压装置的性能要求也不断的提高,这就促使交流调压装置朝高电压,超大容量发展。本研究采用交流斩波电路通过利用复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)控制字设置脉宽调制(Pulse Width Modulation,PWM)的控制技术调节输出信号的占空比,从而调节斩波电路的输出电压。通过实验验证此技术实现了电压的软过度的目的,并且不再出现短路,电压过冲和过电流现象。使用这种方法,从本质上解决了传统交流斩波电路中的短路,电压过冲和过电流现象,延长电气设备寿命2-3倍,最大节能可达40%。

限制励磁方法在无刷交流发电机数字电压调节器中的应用

分析了限制励磁电流功能对无刷交流发电机加载过渡过程的影响 ,得到了设置励磁电流限制值的方法。采用了曲线拟合的方法对变速无刷交流发电机的励磁电流限制值进行了设置 ,而且拟合公式是与理论推导相一致的。

基于开关瞬态反馈的SiC MOSFET有源驱动电路

受内部寄生参数与结电容的影响,碳化硅(SiC)功率器件在高速开关过程中存在极大的电流电压过冲与高频开关振荡,严重影响了SiC基变换器的运行可靠性。因此,该文首先对SiC MOSFET开关特性进行深入分析,揭示栅极电流与电流电压过冲的数学关系;然后提出一种变栅极电流的新型有源驱动电路;通过对SiC MOSFET开关瞬态的漏极电流变化率dI_(d)/dt、漏-源极电压变换率dV_(ds)/dt以及栅极电压V_(gs)的直接检测与反馈,在开关过程的电流和电压上升阶段对栅极电流进行主动调节,抑制电流电压过冲与振荡;最后在多个工况下对本文所提方案进行实验验证。结果表明,与常规驱动方案相比,该文方法减小了30%~50%的电流电压过冲,有效抑制振荡与电磁干扰,提高了SiC MOSFET变换器的运行可靠性。

强电磁脉冲下金属氧化物避雷器瞬态响应特性

高空电磁脉冲是少数能够同时干扰广域分布系统的强电磁脉冲干扰之一,通过场线耦合能在电力传输线上形成纳秒级上升沿、数千安培的传导环境。为了研究电力系统关键易损性设备的强电磁脉冲效应,评估电力系统的高空电磁脉冲生存能力,有必要通过实验研究现有常规金属氧化物避雷器对高空电磁脉冲的瞬态响应特性。本文通过实验获取了高空电磁脉冲标准传导环境下金属氧化物避雷器的过冲峰值、残压峰值以及响应时间等关键参数,并通过实验分析了金属氧化物避雷器加电与不加电状态对关键参数的影响。实验结果表明:高空电磁脉冲传导环境作用下该型金属氧化物避雷器的过冲电压峰值为雷电冲击电流残压峰值的2.19倍;其残压峰值相对于雷电冲击电流残压峰值提高了115.6%;响应时间基本不随脉冲电流幅值变化。另外,是否加电对该型避雷器过冲峰值、残压峰值、响应时间等参数随脉冲电流幅值变化规律的影响可忽略。