固态MOSFET电源在高频焊管行业中的应用

介绍了固态高频电源的工作原理及其在高频感应焊管行业中的应用,讨论了固态高频焊管电源的几个重要问题,并分析比较了固态高频焊管电源与电子管高频电源的优缺点。最后通过与国外固态高频焊管电源的比较,找出了我国固态高频焊管电源的发展方向。

一种低耦合电容的高压SiC MOSFET驱动隔离电源设计

高压SiC MOSFET更快的电压变化率dv/dt,导致其驱动遭受更严重的共模干扰,而现有高隔离电压驱动电源大多又存在耦合电容高、共模瞬态抗扰度(CMTI)能力弱、转换效率低等问题,因此该文设计一种兼具高隔离电压、高转换效率的低耦合电容驱动隔离电源。首先,基于有源钳位反激变换器,提出一种驱动隔离电源耦合电容等效简化解析模型,并通过仿真、实验验证解析模型可行性;其次,基于该模型分析耦合电容影响因素及其优化方法,为低耦合电容的驱动电源设计提供参考;最后,通过实验评估所提低耦合电容高压SiC MOSFET驱动隔离电源性能。结果表明,该文驱动隔离电源额定转换效率约80%,工频耐压高达18 kV,且耦合电容不足2 pF,CMTI能力强。

基于固态转换开关的电梯备双电源切换系统研究

随着电网技术的发展,电源的可靠性越来越受到重视。双电源系统已成为提高电源可靠性的重要手段之一。本文通过对电梯供电系统中电源切换的过程进行分析,提出了一种基于固态转换开关的电梯双电源快速切换策略,该策略通过采用固态转换开关代替传统机械开关以缩短电源切换时间,从而实现了双电源切换的快速性、稳定性和可靠性。实际使用证明,该切换时间在0.7s以内,相对于传统机械开关而言,切换时间大大减少。

金属锂固态电池在空间电源领域应用研究现状与展望

锂离子电池具有能量密度高的突出优点,已成为GEO卫星、LEO卫星、深空探测器等航天器的主电源。然而,随着新一代航天器的快速发展,它对高比能量储能电源提出了更高的需求,而锂离子电池能量密度提升又遇到技术瓶颈。锂金属固态电池具有更高的能量密度,是继锂离子电池之后下一代理想的空间储能电源。介绍了锂金属固态电池在空间电源领域应用的研究现状并对未来发展进行了论述。

自锁型SiC MOSFET固态过流保护单元设计

新能源汽车动力电池发生短路故障时,可靠、快速地实现分断保护对于保护人身财产安全至关重要。传统的热熔型熔断器无法在低倍电流工况下实现稳定分断,而新型的烟火型熔断器则存在控制器判断失效的情况下无法执行保护动作的风险。为满足新能源汽车功率回路快速、可靠、被动分断的需求,在此采用固态分断电路的基本原理,基于SiC MOSFET设计了一种自锁型无极性过流保护单元,额定载流60A,可以实现1.5倍分断保护(90A)。该电路采用隔离电源直驱拓扑,结构简单,性能稳定。测试结果显示,在此所设计的过流保护单元保护动作时间8.4ms,闭合动作时间22.8ms,分断动作时间3.1ms,满足新能源汽车应用要求。

基于固态电池的新能源汽车电源系统优化设计研究

新能源汽车电池系统是影响整车性能和安全性的关键部件。固态电池具有高能量密度、长循环寿命和优异的热稳定性等优势,在新能源汽车电源系统中具有广阔的应用前景。该文介绍固态电池的工作原理和特点,论述基于固态电池的新能源汽车电源系统优化设计方案,为延长和提高新能源汽车的续航里程、安全性和可靠性提供支持。

SiC MOSFET模块化直流固态断路器的集成化封装

直流断路器是关断直流输配电网中短路电流的关键设备。与机械断路器相比,使用半导体器件关断短路电流的固态断路器(SSCB)和混合断路器在响应时间方面表现出很大的优势。多个半导体器件串联有助于直流SSCB承受直流母线的高压,但会导致高成本和大体积。提出了一种基于SiC MOSFET模块化主从驱动的直流SSCB,所有串联器件仅需一个驱动器,简化了栅极驱动电路。对模块进行单面散热封装,可以减小寄生电感并优化散热,使器件的性能得到更好的发挥。实验结果表明,该直流SSCB可以承受700X V的直流母线电压(X为模块数),可在20μs内关断70 A短路电流。模块化设计具有更高的灵活性和更低的成本。

固态开关串联的高压重频脉冲电源

随着脉冲功率技术在生物医疗、食品加工、电磁成形、等离子体研究等领域日益广泛而深入的应用,脉冲发生器的研制面临高压高频化、全固态化等新要求。为了满足这种新要求,设计了一种固态开关串联的高压重频脉冲电源。脉冲电源主要由高频触发电路、主电路以及LCL谐振电路组成:主电路为8级Marx电路串联,MOSFETs作为充放电控制开关;触发电路输出触发信号驱动MOSFETs工作;LCL谐振电路可实现输出电流恒定。电源结构触发同步性好,充电速度快,结构紧凑。对电路的结构设计、电路原理、参数设置进行了详细阐述,并利用Simplorer软件仿真验证高压重频脉冲电源电路的可行性。最后搭建了一台高压重频脉冲电源样机,实验样机参数为脉冲电压0~4 kV,重复频率0~8 kHz可调,脉冲宽度5~12μs可调。

直流稳压电源同步整流MOSFET失效问题分析与解决

本文对直流稳压电源在过流保护动作时同步整流MOSFET失效问题的原因进行了定位,对问题产生的机理进行了分析,提出了问题解决措施,并通过实验验证了解决措施的有效性。

航天器大功率固态配电关键技术研究

大功率固态配电需要解决在开关过程中电压变化率和电流变化率较高的问题,抑制在短路保护过程中功率管漏极和源极存在的振荡和高电压应力。采用“慢开通,慢关断”的控制方式,降低了开通和关断过程中的电压和电流变化率。通过降低关断过程中电流变化率和增大振荡回路阻尼的方法,抑制了短路保护关断过程中功率管漏源电压应力和振荡。在此基础上,研制了160 V/200 A固态配电样机,实验验证表明所采用的方法是有效的。该方法提高了大功率负载的配电可靠性,可为大功率固态配电在航天领域的应用提供参考。

HT-6M托卡马克加热场脉冲电源的设计

HT-6M托卡马克装置重建是为响应“一带一路”倡议的中泰合作国际项目,加热场脉冲电源的作用是击穿和产生等离子体,其电源方案采用电容储能脉冲放电形式。为计算出满足要求的电源参数,对加热场脉冲电源放电过程进行数学分析,并根据电源设备的工作参数,设计并研制了电源的核心器件。为验证电源放电过程的理论分析,研制了一套小型电容储能脉冲电源,证明理论分析正确性的同时,对电源大功率固态断路器进行关断实验。

基于固态化电池的直流电源系统研制与应用

分析了常规站用直流电源系统存在的问题,研制并开发了基于该固态化电池的直流电源系统,最后进行了应用验证。

基于半桥结构的双极性脉冲电源的研究

为了满足脉冲电场消融的应用需求,解决单极性脉冲电场分布不均匀的问题,研制了一台基于半桥结构的主电路、具有纳秒级前沿的高重复频率双极性亚微秒高压脉冲电源。该脉冲电源由FPGA提供控制信号,经过驱动芯片放大控制信号后,利用光耦隔离驱动多个SiC MOSFET。驱动电路所需元器件较少,信号控制时序简单,可提供负压偏置,使开关管可靠关断,提高了电路的抗电磁干扰能力,使电源能稳定运行。通过电阻负载实验,对比分析了不同栅极电阻对驱动电压的影响,驱动电压上升沿时间越短对应的双极性高压脉冲前沿越快。实验结果表明:所设计的高频双极性脉冲电源在100Ω纯阻性负载上能够稳定产生重复频率双极性纳秒脉冲,输出电压0~±4 kV可调,脉宽0.2~1.0μs可调,正负脉冲相间延时0~1 ms可调,上升沿和下降沿60~150 ns之间。该双极性脉冲电源电路设计结构紧凑,能满足应用的参数需求。

固态变压器不间断电源在数据中心的应用研究

分析了数据中心多种不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)系统,阐述了不同的不间断电源系统的特点及应用场景,探讨了固态变压器新型不间断电源系统和磷酸铁锂电池在国内数据中心的应用,丰富了数据中心不间断电源系统的应用方案,为不间断电源新技术的研究和应用提供参考.

MHz高压脉冲电源的研究

针对均匀放电、生物医疗等高频纳秒脉冲的应用需求,文中设计了一款基于射频MOSFET(Metal Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)的高重频高压脉冲电源。脉冲电源的控制信号由FPGA(Field Programmable Gate Array)提供,并通过光纤进行传输,经驱动芯片放大后同步触发每一级放电管。驱动芯片采用电源模块隔离供电的方式来提供不同的地电位。放电管采用RCD(Residual Current Device)吸收电路来改善开关时刻的瞬时工况。分析和研究了最后一级隔离电感对放电管电压波形、负载电压波形的影响,并对Marx电路做出了改进。实验结果表明,在1 kΩ纯阻性负载上,该电源可在1 MHz重复频率下输出上升沿为40 ns、半高宽为100 ns以及电压幅值为1.1 kV的纳秒脉冲。实验验证表明该电源能够在高频高压状态下稳定工作,满足设计要求。

MOSFET桥式整流器在PC电源中的应用

在电源输入端将传统的二极管桥式整流器改为金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)桥式整流器及相应的控制线路,可以大幅减少传统二极管桥式整流的导通损耗,且控制线路简单、稳定可靠性高。通过实测数据对比,在一款2000 W的大功率PC电源中,整机效率有所提高,能够轻松实现钛金牌效率的要求。

某船电源转换装置对电网绝缘监测干涉原因分析

配电板和交流不间断电源装置为电源转换装置提供主用、备用两路电源输入,简单的供电关系却造成了某船电源转换装置对电网绝缘监测干涉的现象。通过对干涉现象分析,结合设备之间的内在联系和电源转换装置两路电源转换原理以及绝缘监测的工作原理,找到固态开关的两路电源转换是造成干涉现象的根源,通过试验验证,提出可行的解决方案。

电源切换装置在铁路防灾监控单元的应用实践

文章介绍了双电源切换装置在铁路防灾系统中的重要性,并基于铁路防灾监控单元的供电特点,分析了基于固态继电器的双电源切换装置原理。实践证明,该装置可保障供电的持续性和稳定性,具有广阔的应用市场。

250 kW氢燃料电池应急电源车的研制

介绍了具有安静、排放洁净、安全、可靠、利用可再生能源等优点的氢燃料电池应急电源车的研制方案,介绍了整车的结构与布局、各系统技术方案,利用储氢装置储存氢气,由燃料电池系统发电,锂电池系统作为功率调整和储能设备,当出现应急保电需求时,氢燃料电池应急电源车可保障用户的负载系统供电。

氢燃料电池应急电源车热管理系统的研制

介绍了一种在氢燃料电池应急电源车中通过对热能的管理与合理利用来保证燃料电池安全高效地运行和固态储氢装置达到预期的吸/放氢速度和容量系统的研制方案。通过热管理系统对燃料电池进行冷却、散热,把燃料电池温度维持在高效和安全区间,并通过换热过程,把燃料电池经过冷却、散热后的冗余热量传导到固态储氢装置,使固态储氢装置的温度基本达到理论值,通过对热能的管理与合理利用来保证吸/放氢速度和容量,通过对热能的综合管理与合理利用来保证氢燃料电池应急电源车安全高效地运行。