准方波脉冲形成网络的理论分析与设计

针对微波驱动源、固态调制器等对宽平顶脉冲源的应用需求,开展了基于脉冲形成网络输出准方波的理论研究与分析设计。首先采用Prony算法获得准方波波形的解析表达式,然后基于最佳一致逼近的优化控制思路,列出极点控制方程,采用数值方法求解非线性方程组,获得优化波形参数。在此基础上采用阻抗函数匹配的算法求解出脉冲形成网络的元件参数初始值,根据工程设计的实际情况舍弃部分参数并对个别参数进行优化后,获得最终的元器件参数。通过理论分析与数值模拟相结合的方法,系统地给出了获取长脉宽、低纹波准方波脉冲形成网络的设计方法以及设计准则。该方法可用于设计任意阶低纹波系数的准方波脉冲源,也可用于设计其他输出波形要求的脉冲源。

基于断路开关的准方波输出脉冲功率源

为了改善电感储能脉冲功率源的输出波形,提出一种基于电爆炸金属丝断路开关的准方波输出脉冲功率源。该脉冲源以脉冲电容器为初始储能源,通过脉冲形成网络对电爆炸金属丝开关放电,当电流达到峰值附近时,电爆炸金属丝开关断开,将能量切换到负载上。由于脉冲形成网络中电感电流不能突变,所以负载上能得到数倍于初始储能电容充电电压的脉冲输出;由于脉冲形成网络中电容的续流作用,所以负载上能得到准方波脉冲输出。通过理论分析和电路仿真分析,确定了脉冲形成网络的电感电容级数和爆炸丝参数。对功率源进行了实验验证,实验结果表明:在1μF初始充电电容充电32 kV时,在10Ω负载上得到电压幅值83 kV,半高宽279 ns,90%平顶172 ns左右的脉冲输出,证明了该原理的脉冲功率源可行性。

基于互耦电感的两节准方波脉冲形成网络设计

针对小型化紧凑型脉冲源的应用需求,开展了基于互耦电感的两节准方波脉冲形成网络设计技术研究。首先介绍了两节脉冲形成网络互耦电感解耦的条件,并根据常用的三种脉冲形成网络模型运用拉普拉斯变换推导出了相应的输出脉冲电流表达式,并利用准方波的Prony级数表达式,通过求解非线性方程组获得了准方波脉冲的解析表达式,进一步求解出各网络元件的参数。然后研究了电感耦合系数在电路中的影响,提出了利用互耦电感设计准方波脉冲形成网络的方法。模拟仿真结果表明:基于互耦电感的两节脉冲形成网络可获得输出波形质量较好的准方波脉冲输出。利用互耦电感这一巧妙设计,可以较方便地实现准方波脉冲形成网络的设计。

基于单纯形优化法的准方波脉冲形成网络设计

脉冲形成网络常用于大功率固态调制器、微波驱动源以及激光激励源中,以便获取宽平顶的高压长脉冲输出。针对常用的雷利网络,根据宽平顶低纹波的应用需求,开展了优化设计技术研究,提出了基于单纯形优化法的设计算法。主要针对两种情形进行了优化设计及计算:一是电容值相等,通过优化电感值以获取最优的输出波形;二是约定电容值(电容值不完全相等),通过优化计算不同电容排列下的输出结果,寻求最优的电容排列组合及相应的优化电感值。上述优化算法结果表明,在两种情形下均可以获得较优的准方波脉冲输出,可以为准方波脉冲形成网络的工程实现提供一种新的方法。理论计算和电路仿真结果表明,所提出的方法合理可行。

基于GaN的准方波Boost变换器拓扑分析

基于实际太阳能无人机的应用背景,对其核心功率变换部分展开深入研究。通过在传统同步整流型Boost变换器基础上增加少量无源元件,利用电感电流的连续性,构造功率开关输出电容放电环节,在保证主功率电感电流纹波较小的情况下实现功率开关的零电压开通,克服传统同步整流型Boost变换器为实现软开关而工作于准方波模式下,电感电流纹波较大的问题,从而有助于延长无人机蓄电池组的使用寿命。从该拓扑的模态分析出发,对功率开关的零电压开通实现过程进行详细分析。此外,对变换器进行参数设计,总结整个变换器的主要损耗计算方法。最后,利用GaN功率开关器件,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,并与相同工况下的同步整流型Boost变换器进行对比。实验结果与理论分析基本一致,峰值效率达到96%。验证了理论分析的准确性以及该拓扑的实际可行性。

邻近电感互耦的准方波脉冲形成网络设计

针对小型化紧凑型脉冲源的应用需求,开展了电感存在互耦的准方波脉冲形成网络设计技术研究。首先介绍了基于坐标轮换-直接搜索法的准方波脉冲形成网络优化技术研究,获得了网络元件的电感、电容值以及准方波的解析表达式;然后推导了邻近电感互耦网络的等效去耦电路解算方法,基于回溯法,最终给出了全网络各元件值的求解算法;最后分别针对等电容情形及规定电容的情形,求解给出了网络元件参数值。算例结果表明:电感存在互耦的准方波脉冲形成网络可获得较理想的准方波脉冲输出。基于互耦电感的巧妙设计,有利于实现紧凑型准方波脉冲形成网络的设计。

准方波整流在电压调整模块(VRM)中的应用

电压调整模块(VRM)是针对微处理器等典型数据处理电路开发的电源模块。对VRM现在常用的拓扑进行了回顾,指出了其存在的缺陷,从而引入准方波整流电路,应用交错并联技术的多通道交错并联准方波拓扑在输入电压等于两倍输出电压时具有最优的性能。但低输入电压引入了输入滤波器过大等系统设计问题。为此给出了高输入电压、隔离式准方波电路的设计思路。分析表明,在结合磁集成技术后,这些隔离式准方波拓扑具有相当的应用价值。

用D26系列仪表测试50Hz准方波的输出特性

一、前 言 能源计量是能源管理和节能工作必不可少的重要环节。在应急电源、小功率逆变器和开关电源中都应用准方波交流电。对于准方波的电压、电流和功率测量,过去一般都用能测真有效值的仪表,大多系进口,价格昂贵,多数专业人员缺少这些工具。本人在研制高效逆变电源的工作中,尝试用D26系列的电流表、电压表和功率表测量逆变器50Hz准方波的输出特性,经反复测试、对比、验证,认为D26系列仪表不但适用于直流电和50～60Hz正弦波交流电,对 50Hz准方法交流电的测量也准确有效。下面介绍测试与对比的结果。 二。

准方波整流在通信一次电源中的应用

在对通信一次电源典型结构中的后级DC/DC变换器常用的拓扑形式进行分析基础上,指出其存在的两个关键性问题:整流管高导通损耗和整流管反向恢复问题。文中提出用准方波整流方式解决以上问题,并对其进行了详细的分析研究。结果表明:采用准方波整流方式,可以有效解决现有方案的缺陷,易于实现原边开关管的ZVS,提高变换效率和整机可靠性。

解决准方波谐振电源的谷底跳频问题

准方波谐振转换器也称作准谐振（QR）转换器,使反激式开关电源（SMPS）设计的信号电磁干扰（EMI）更低及满载能效更高。然而,由于负载下降时开关频率升高,必须限制频率漂移,避免额外的开关损耗。

用D26仪表测量50Hz方波电参数的试验

用Ｄ２６仪表测量５０Ｈｚ方波电参数的试验杭州电力学校黄海涛，沈华熙（３１００１５）对于准方波交流电的电压、电流和功率测量，过去一般都用能测真有效值的数字仪表，这种仪表价格昂贵，多数专业人员缺少这些工具，我们尝试用普通Ｄ２６系列的电流表、电压表和功率表...

高频Boost ZVS建模分析及其轻载效率优化

为提升同步整流型Boost拓扑在轻载条件下的效率,采用变频准方波模式(QSW-ZVS)代替恒频三角波模式(TCM)。借助氮化镓(GaN)器件,可进一步提高变换器的工作频率,提升功率密度。为确保高频工况下的软开关实现,对QSW-ZVS模式下的软开关过程进行精确数学建模。在此基础上,指出延长同步整流的时间可扩大软开关的实现范围,这有助于提高变换器在高频QSW-ZVS模式下的效率。最后,搭建一台额定功率为500 W的实验样机,通过实现其QSW-ZVS模式下的软开关,峰值效率达到98.2%,实现了高频高效的设计目标,验证了理论分析的准确性和正确性。

基于双平面同步旋转变换的五相感应电机气隙磁场间接矢量控制

在五相集中整距绕组感应电机系统中,通过注入特定3次谐波电流,可以减小电机气隙磁密幅值,从而减小电机铁磁饱和度,提高电机铁磁材料利用率与转矩密度。该文建立了五相集中整距绕组感应电机在d1-q1-d3-q3坐标系下的矢量控制数学模型;为了满足准方波气隙磁场的控制要求,分析了气隙磁链基波与3次谐波分量之间的关系,建立了3次谐波电流交轴、直轴分量与基波之间的非线性函数关系表达式。在此基础上,提出了通过注入3次谐波电流来改善感应电机气隙磁场的控制方法,并应用该方法对一台5.5 kW五相集中整距绕组感应电机进行了Matlab/Simulink仿真和实验。结果表明,该方法满足电机气隙磁场为准方波的控制要求,采用该方法后系统具有良好的运行性能。

快脉冲高电压大电流测量探头标定方法

基于脉冲形成原理提出了一种快脉冲高电压大电流测量探头的在线标定方法。利用闪光二号加速器输出线和二极管作为脉冲形成线,结合研制的低电感开关和负载,产生一个前沿小于3 ns、脉宽20 ns的准方波,对二极管电压测量探头微分型电容分压器和电流测量探头微分环进行了在线标定,得到测量探头在实际使用环境中的时间响应小于4 ns。该方法消除了非在线标定环境和实际环境无法统一对标定结果的影响,可推广应用于传输线型脉冲功率装置的探头标定。

一种BUCK变换器的软开关控制策略

本文对零电压准方波Buck变换器的工作原理、软开关条件进行了深入的分析,提出一种新型的控制策略,通过检测辅助开关管漏源电流控制辅助开关管的关断时刻,由输出电感的正向电流控制主开关管的关断时刻,在所设定的死区时间内使主开关管和辅助开关管能在较宽的输出电压和负载电流变化范围内实现零电压软开关。制作了一台150 W的实验样机对理论分析进行验证,电路仿真和实验结果表明,该变换器具有软开关范围广、开关损耗小、效率高等优点,特别适用于输入电压恒定、需要降压的应用场合。

基于半桥双Buck功率变换器的电子镇流器

低频方波驱动模式是目前小功率金属卤化物灯电子镇流器抑制声谐振最有效的方法。本文提出了半桥双降压(Buck)型准方波谐振功率变换器,使所有的半导体开关器件都可以在零电压的条件下开通。并将其应用到70W金属卤化物灯电子镇流器中,达到了金属卤化物灯正常工作的要求。

半桥串联负载谐振逆变电路逆变输出功率的调整

通过对电压型半桥串联负载谐振逆变电路的分析 。

大功率电感性负载的UPS不间断电源——金魁波电源的理论和实践

本文给出了 UPS不间断电源电感性负载的理论分析和实验结果。根据这一理论已试制出专带电感性负载的 UPS样机。

双线型脉冲调制系统中的双开关整形技术

基于分数比可饱和脉冲变压器(FRSPT)的低阻双线型脉冲调制系统难以获得理想方波输出,本文提出了一种双开关整形技术,在传统单开关的基础上,增加了整形开关,改变了脉冲形成过程,使双线型脉冲调制系统的方波质量得到了有效改善。本文对双线型脉冲调制系统中的双开关整形技术进行了理论计算与仿真分析,并对基于分立双脉冲形成线和Blumlein型平板PFN的两种不同的双线型脉冲调制系统开展了验证实验。结果表明双开关整形技术能够有效解决不同类型双线型脉冲调制系统中磁开关作为主开关时较大的饱和电感与快前沿准方波脉冲输出需求之间的矛盾。本研究能够为双开关整形技术在双线型脉冲调制系统中的应用中提供参考。