远近灯光自动变换开关

夜间行车,若开远光灯会车常常影响行车安全。为此设计一种电路图,以实现会车时自动变换灯光。 下图为远近灯光自动变换原理图,图中K表示开关,电阻R是用来控制会车时,从CdS流过继电器J的最大电流。CdS是硫化镉光敏电阻,有光线照射时阻值变小,反之变大。J表示双极继电器,触点1和2是固定的触点,3是活动触点,触点1和3常闭合。

一种基于多谐振开关槽与Buck-Boost电路的准并联变换器

谐振开关电容变换器具有效率高、体积小、质量轻和易集成等优点,是中间母线变换器的理想拓扑,然而其不足之处在于电压比固定以及软开关特性易受谐振参数容差的影响。该文针对这两个问题,将多谐振开关槽式变换器与四开关Buck-Boost变换器进行结合,提出一种基于准并联架构的中间母线变换器,详细分析变换器的工作原理与电压增益特性。通过推导电流时域表达式详细分析谐振参数容差对变换器的影响,并给出参数设计的方法。该文研究一种合适的控制方式,完成环路补偿设计,实现输出电压的闭环控制。通过仿真和实验对上述理论和解决方案进行验证。

一种单向隔离型谐振开关电容变换器

作为隔离型单向直流变换器常用的整流器件之一,二极管结电容易与变压器漏感发生谐振,导致严重的电压尖峰问题。为此,提出一种基于二次侧移相的单向隔离型谐振开关电容变换器(UI-RSCC)拓扑,其二次侧整流单元由一个开关半桥和二极管半桥组成,避免了二次侧二极管振荡的产生,可实现所有开关器件的零电压软开关(ZVS)。该文在分析UI-RSCC拓扑的基础上,研究了其输入直流电容的电压均衡机制,提出了相应的输出电压控制策略及其软开关条件。结果表明,UI-RSCC可实现输入直流电容电压的自动均衡,降低了开关器件的电压应力;通过复用部分开关,减少了所需的开关器件数量;使用电容滤波即可实现所有开关器件的软开关,且无需额外的钳位电路。最后,通过仿真及实验结果验证了理论分析的正确性。

混合型高降压比Fibonacci开关变换器

48 V数据中心母线电压迫切需要一类兼具高降压比、高效率的电源变换器。针对传统开关电容型高降压比变换器存在飞跨电容数量多的问题,这里提出一种交错式混合型高降压比Fibonacci开关变换器。结合Fibonacci电容网络高降压比的优势与串联电容Buck低纹波的优势,这里将两类拓扑进行整合及冗余开关复用,进而提升效率与功率密度。与其他开关电容型高降压比变换器相比,在飞跨电容数量相等或更少的情况下,该变换器具有更高的降压比。通过设计飞跨电容容值与交错各相占空比,实现了电容的完全软充电与各相电感电流的自动均衡,优化了变换器的工作特性。最后,搭建了一台36~60 V输入、0.6~2.5 V/30 A输出的实验样机,48~1 V峰值效率为92.1%,实验结果验证了分析的正确性与所提拓扑的可行性。

基于增量式PID校正技术的开关变换器设计

为解决传统电源中存在的体积大,以及输出电压存在较大的波动等问题,文章给出了基于增量式比例-积分-微分(PID)校正的开关变换器控制方案,因推挽拓扑在中小功率场合中无需考虑磁饱和问题,方案中以推挽拓扑作为功率变换主要单元。首先阐述了推挽拓扑的工作基本原理,在此基础上设计推挽拓扑功率变换电路以及逐周期保护电路,给出能够在中期实现每个开关电流过载、过流电路的控制流程,以实现过载、短路等工况下的快速保护;然后,为减少变压器运行过程中的损耗,从磁动势的角度进行设计,同时给出变换器的主要关键参数设计方法,在控制方案中,以变换器的输出电压作为控制输出量,以位置式PID为基础,推导增量式PID输出方程,设计系统软件的工作流程;最后设计样机,得出实验数据,验证理论设计的准确性。

基于四开关升降压变换器的三模式设计

四开关升降压(four-switch buck-boost,FSBB)变换器具有宽范围电压输入的优势。由于开关频率高,变换器工作在降压(Buck)模式或者升压(Boost)模式下效率最高,但是在输入电压改变时,两种模式之间的切换会产生转换盲区。文中采用脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术,对传统的两模式控制方法加以改进,设计加入了第三种升降压(Buck-Boost)模式进行平滑过渡。实验结果表明,瞬时改变输入电压时,输出电压波形波动小,证明新的控制方法有效地解决了转换盲区问题,保证了输出电压的稳定。

高频开关电源变换器的数字控制研究

随着电力电子技术的迅速发展和高频开关电源变换器在各类电子设备中应用的日益广泛,数字控制技术因其卓越的性能和高度的灵活性成为研究的热点。通过分析数字脉宽调制(Digital Pulse Width Modulation,DPWM)生成数字占空比信号时产生的问题,引出将模拟控制信号转换成数字占空比信号存在的局限,进而基于Boost变换器提出一种类比例-微分(Proportional-Derivative,PD)的模糊逻辑控制器(Fuzzy Logic Controller,FLC)。该数字控制系统可以直接生成占空比信号而不会导致极限环振荡,并通过实验证明了设计的控制器的有效性。高频开关电源变换器的数字控制研究旨在为电力电子领域提供更加精确、灵活及高效的控制方案,进一步推动高频开关电源变换器技术的发展。

一种开关磁阻风力发电机新型功率变换系统及其最大功率点跟踪控制

本文提出一种含可变励磁电压且所用开关管数量最少的新型开关磁阻发电机(SRG)功率变换器,包括主电路与励磁电路,主电路所需主开关管数量等于SRG相绕组数,励磁电路仅需一只主开关管。励磁电压与发电电压解耦并可独立控制,励磁电路无隔离环节并与主电路共地。在分析该新型功率变换器工作原理的基础上,针对变速风力发电应用工况,提出基于该新型功率变换器的SRG最大功率点跟踪(MPPT)控制方法,给出励磁电压扰动控制策略。通过对一台750W的SRG样机系统进行仿真和实验,并与基于共上管功率变换器的SRG风电MPPT进行比较,结果表明本文所述新型SRG功率变换器的输出功率增加1.5%,验证了该新型功率变换器及其控制策略的有效性。

九开关变换器脉宽调制策略

相对于传统的背靠背式十二开关变换器结构,九开关变换器结构在开关数目上减少了25%,在变换器的成本、体积方面体现出了自身的优势。文中详细介绍了新型九开关变换器的脉宽调制策略,并总结了九开关变换器的无死区调制方法。在此基础上,提出一种新型交叉调制方法,解决了原有脉宽调制方式在调制深度方面的不足,并以六开关单相变换器结构为例进行了仿真分析。

基于输入电压前馈补偿的开关变换器恒定导通时间控制技术

针对恒定导通时间(COT)控制开关变换器的开关频率随输入电压变动而变化的缺点,本文提出了一种基于输入电压前馈补偿的恒定导通时间(IVFC-COT)控制技术,通过引入输入电压前馈环路,使恒定导通时间与输入电压成反比,从而消除输入电压波动对开关频率的影响。IVFC-COT控制在继承COT控制环路设计简单,无需误差放大器及其相应的补偿网络,瞬态响应速度快等优点的基础上,使开关频率在输入电压或负载波动时保持恒定。仿真及实验结果验证了IVFC-COT控制技术的可行性。

DC/DC开关变换器的无源控制方法

在一般动力学系统无源控制的基础上,以Buck变换器为例,建立了DC/DC开关变换器的Euler-Lagrange平均模型,推导出其无源控制策略,将无源控制方案成功应用到DC/DC开关变换器中,仿真结果表明,无源控制方案的变换器闭环系统对输入电源、负载扰动的瞬态响应特性均较为理想。

环路延时对数字峰值电压控制开关变换器瞬态性能的影响

研究数字控制环路延时对开关变换器瞬态性能的影响,提出克服环路延时影响的简单实用算法。在数字峰值电压算法的基础上,对开关变换器数字控制算法中延时的存在进行分析,提出克服延时的策略,并得到改进型数字峰值电压控制算法。在此基础上,对单次采样的局限性进行分析,并提出将多采样算法用于典型降压(Buck)变换器中,用于进一步减小环路延时。利用仿真和实验对所提出的不同算法进行验证,并对瞬态性能进行分析。结果比较说明采用克服延时算法能减小延时,从而提高瞬态响应,多采样算法则是在此基础上的进一步改进。

开关变换器的本质安全特性分析与设计

通过分析开关变换器的最危险故障状态,得出了判断其内部本质安全的等效电感电路。根据开关变换器的最大输出短路释放能量,得出了变换器的输出短路等效电容。以电容、电感电路的点燃曲线作为依据,得出了开关变换器内部和输出本质安全的判断方法。以变换器同时满足本质安全和期望的输出电压纹波要求作为限制条件,得出了电感、电容的设计范围。以Buck变换器为例进行了分析和试验,结果验证了所提方法的可行性和理论分析的正确性。

具有快速负载动态响应的DC/DC开关变换器开环控制新策略

采用何种控制策略和如何实现控制方法是决定开关变换器的效率和性能的主要因素。单周控制方法是近年来提出的一种新型非线性控制策略。这对输入电源电压的变化具有快速的动态跟踪能力 ,但对负载变化的抑制能力差。基于等效受控源平均法 ,提出了一种新的非线性控制方法 ,使得PWM开关变换器的输出电压 ,在负载干扰和电源电压干扰下 ,具有优良的动态响应特性。以降压型变换器为例 ,首先建立开关变换器大信号低频平均电路模型。通过分析平均电路模型 ,可以推导出一种新型开环非线性控制策略。这种控制方法具有固有的稳定性 ,快速动态响应和无过冲等优点。为了实现新的控制方法 ,建立了电感电压低频分量的数学模型。计算机仿真和实验测试结果证明理论预期分析。

开关变换器的时变滑模控制方法研究

提出DC/DC开关变换器时变滑模控制的统一综合方法 ,并以Buck型变换器为例 ,对其闭环特性进行了分析 ,给出其在滑模面上的等效控制与运动方程。

单位功率因数单相开关变换器的输出电压纹波

分别采用功率匹配的方法和等效电流源的方法，对含功率因数校正（ Ｐ Ｆ Ｃ） 环节的单位功率因数单相开关变换器的输出电压纹波进行了深入分析，得出对各种拓扑结构的单位功率因数单相开关变换器和各种控制方法均适用的统一表达式。结果表明：单位功率因数单相开关变换器的输出电压纹波取决于输出电流和输出滤波电容的大小，而与所采用的控制方式无关。

三相单级高功率因数软开关AC/DC变换器

采用伪相移式全桥零电压零电流(PPS-FB-ZVZCS)变换器完成三相功率因数校正(PFC)和输出电压调节双重功能,并能有效抑制直流母线电压。本文对其进行了理论分析、关键参数计算、计算机仿真和实验室样机实验验证。实验表明,其最大输出功率为10kW,功率因数达到0.99,轻载时直流母线电压小于800V。

混沌态电流模式Buck-Boost开关变换器的OGY控制

从电流模式Buck-Boost开关变换器周期-1状态的频闪采样离散时间迭代映射数学模型出发,提出了一种混沌态电流模式Buck-Boost开关变换器吸引子中不稳定周期-1轨道的确定方法.根据OGY控制的原理和思想,推导出OGY控制矢量的取值范围,以此为依据选择控制矢量,实现了对混沌态的电流模式Buck-Boost开关变换器相空间中的一条不稳定周期-1轨道的稳定控制.*

DC-DC开关变换器的研究及仿真

开关变换器在日常生产和生活中都有着广泛的应用。对Buck,Boost,Buck-Boost 3种开关变换器的工作原理进行了分析,这3种开关变换器分别具有降压、升压和升降压的作用。并在给定参数的条件下,使用Pspice软件对它们进行了仿真研究,仿真结果给出了3种变换器输出电压情况,并给出了变换器中的储能元件中电流的变化情况。对仿真结果的分析,可以看出当储能元件中电流经过振荡趋于稳定时,电路的输出电压也趋于稳定,可以通过改变电路中脉冲的占空比来改变输出电压的大小。仿真结果显示,Buck变换器具有降压作用,Boost变换器具有升压作用,Buck-Boost具有升降压的作用。通过仿真更加了解了开关电源,为今后设计更优越的开关电源变换器提供了参考。

PSM开关变换器的平均模型与特性分析

本文首次建立了 PSM(Pulse Skipping Modulation)调制模式下开关变换器的状态空平均模型。基于此模型,计算并分析了 PSM 开关变换器在电流连续(CCM)和电流断续(DCM两种工作模式下的频率特性、响应速度,输出电压纹波及效率等特性。与 PWM 调制模式相比较PSM 调制模式响应速度更快,效率特别是低负载下更高,该模式下的边频效应有利于 EMI 峰值抑制,因此 PSM 是一种良好的调制模式,特别适用于高频、轻载系统。