一种低温漂高电源电压抑制比带隙基准电压源设计

通过将具有高阶温度项的MOS管亚阈值区漏电流转换为电压,并与一阶温度补偿电压进行加权叠加,实现二阶温度补偿.采用高增益的运放和负反馈回路提高电源抑制能力,设计一种低温漂高电源电压抑制比带隙基准电压源.基于0.18μm CMOS工艺,完成电路设计与仿真、版图设计与后仿真.结果表明,在1.8 V的电源电压下,电路输出电压为1.22 V;在温度变化为-40~110℃时,温度系数为3.3 ppm/℃;低频电源电压抑制比为-96 dB@100 Hz;静态电流仅为33μA.

一种高电源电压抑制比的带隙基准电压源设计

基于带隙基准原理,在自偏置共源共栅结构的基础上对传统带隙基准电路进行改进,通过在带隙核心电路中加入对应的NMOS管和PMOS管,构成一个三层叠共源共栅结构,显著提高了带隙基准源的电源电压抑制比。电路采用0.2μm的SOI工艺实现,实验室测试结果表明,该带隙基准电压源电路正常工作时输出基准电压为1.188 V,温度系数为5.4×10^(-6)/℃,启动时间约为2.2μs。

高电源电压抑制比基准电压源的设计

在此通过对带隙基准电压源电路进行建模分析,针对逆变电路的中低频使用环境,设计了一个应用于高压逆变器电路中的高电源电压抑制比,低温度系数的带隙基准电压源。该电路采用1μm,700 V高压CMOS工艺,在5 V供电电压的基础上,采用一阶温度补偿,并通过设计高开环增益共源共栅两级放大器来提高电源电压抑制比,同时使用宽幅镜像电流偏置解决因共源共栅引起的输出摆幅变小的问题。基准电压源正常输出电压为2.394 V,温度系数为8 ppm/℃,中低频电压抑制比均可达到-112 dB。

一种模型预测控制PMSM系统共模电压抑制策略

PWM共模电压干扰直接威胁逆变器驱动的电机系统安全和稳定性,针对模型预测控制的永磁同步电机系统提出了一种共模电压抑制策略,可分别采用电流扇区判定及开关函数直接控制两种方法,对死区开关管进行控制,通过改变电流续流路径,抑制共模电压幅值。建立系统的仿真模型,对抑制策略下的共模电压进行了仿真分析,并搭建了实验平台进行测量。仿真和实验数据表明,基于两种控制方法的抑制策略均可有效抑制系统共模电压,并减小单位时间内的开关次数及电流谐波含量,其中采用开关函数直接控制法的抑制效果更为显著,在不同转速下均能实现将CMV幅值抑制在U dc/6,且开关次数与传统方法相比下降约5%。

基于可控自恢复消能装置的直流送端暂态过电压抑制方法

常规特高压直流输电系统受端换相失败或直流闭锁时输送功率受限,将导致送端换流站的无功消纳盈余进而诱发送端系统过电压。提出基于可控自恢复消能装置的过电压抑制方法,能够防止常规特高压直流输电系统送端电压上升过大。首先,分析了送端过电压产生机理;其次,介绍了可控自恢复消能装置的过电压抑制原理,并给出了装置参数整定方法;最后,结合PSCAD/EMTDC和试验平台验证了可控自恢复消能装置实现常规特高压直流输电系统暂态过电压抑制的有效性。

基于深层次CNN的中压配电网过电压抑制系统

中压配电网运行环境复杂,存在较大安全隐患,且其负载变化较为频繁,电压类型识别难度较大,使得过电压难以有效抑制。为此,设计基于深层次CNN的中压配电网过电压抑制系统。设计过电压信号采集器和滤波模块,利用HHT带通滤波处理中压配电网过电压波形。基于深层次CNN设计过电压类型识别模型,识别不同中压配电网过电压波形类型。设计末端并联R-APF,改变增益系数,调节需要抑制的负荷阻抗。在线路节点处分别增设一个有源电力滤波器,稳定增益系数的改变值。测试结果表明,通过该系统能够实现三相电压的有效过电压抑制。

单开关谐振脉冲电源的过电压抑制

单开关谐振电路只需使用一个开关即可产生高压脉冲,然而当开关在谐振电流为正关断时会产生关断过电压,使开关损坏。为解决该问题,可在开关两端并联RCD(Resistance-Capacitance-Diode)吸收电路或在变压器原边并联R-D(Resistance-Diode)续流支路。但在高压脉冲条件下,这两种过电压抑制电路在不同负载下的带载特性以及效果优劣不明确。文中对比分析了两种电路的过电压抑制机理、参数选择依据、过电压抑制效果和元器件功耗。结果表明,含R-D支路的电源开关过电压与漏感电流和支路电阻R成正比,若R较大,其过电压系数大于含RCD吸收电路的电源。若R较小,元器件功率损耗较大。在高压脉冲电源中,RCD吸收电路的电容不需要在开关导通时将电放完。由于漏感限制,谐振脉冲电路在短路时电流不会过大而烧毁开关。同时,在驱动容性介质阻挡放电时电流能够自动反向,可实现零电流关断。

考虑合环电压波动抑制的配电网故障恢复协同控制方法

具有灵活功率控制能力的分布式电源(DG)能够调整网络潮流分布,有助于含DG配电网的故障恢复。近年来,利用网络重构和DG功率控制协同的故障恢复方法快速发展。两种恢复手段协同下的暂态电气量变化可能威胁故障恢复过程的安全,尤其是合环电压波动相关研究尚处于起步阶段。为此,文中提出考虑合环电压波动抑制的配电网故障恢复协同控制方法。立足于故障恢复后系统状态和恢复过程中电压波动,分析了DG出力调节与开关动作协同的必要性;建立了考虑故障恢复后系统状态的上层模型和考虑恢复过程中电压波动的下层模型,形成了以“DG出力调节—闭合支路开关—断开支路开关—DG出力复位”为基本步骤的控制次序组合;进而提出了故障恢复分步实施方案的生成方法。算例表明,该方法能够最大限度保证故障恢复过程安全与恢复后系统状态,有效提升含DG配电网的供电可靠性。

高电源电压抑制比带隙基准电压源的设计

为了提高LDO的电压性能,设计了一款电压基准.基于带隙基准温度补偿的原理,通过增加运放、RC滤波器的方式改变了电路的结构,使得带隙基准的电源抑制比(PSRR)和温度系数得到了优化,并且改变了核心电路中MOS管与电阻的连接方式,让输出基准电压(V_(REF))可以在2-4 V之间调整.从仿真结果得知,当电源电压为2 V时,输出基准电压为1.19 V;温度在-40-85℃变化时,温度系数为1.9918 ppm/℃;高频电源电压抑制比为-72 dB@10 MHz.

GIS中快速暂态过电压VFTO的抑制研究进展

气体绝缘变电站GIS中的隔离开关在分合闸时,会产生快速暂态过电压VFTO,对GIS本身及邻近设备将造成极大危害。综述了国内外现有抑制VFTO的研究现状。从抑制VFTO的产生、改造GIS内部结构及抑制VFTO沿输电路径传播3个方面,概要总结了各抑制方法的优势及存在的问题。提出了抑制VFTO需要深化的研究内容:研制能精准控制开关合闸时间的成套设备,怎么样控制电弧击穿导通的时间,通过微机系统综合控制实现精准相位合闸;探索场路论结合的方式准确仿真加装阻尼母线前后VFTO的变化,建立阻尼母线抑制VFTO的特性参数关系;磁环抑制VFTO的理论,量化分析磁环的物理尺寸及磁材料特性参数对抑制效果的影响,在此基础上进而研究半圆卡扣式磁环对抑制VFTO的影响,以便后续在运GIS的改造,最后还需进一步研究如何解决磁饱和增加磁损耗增强抑制效果。

三相PWM变换器的共模电压抑制方法综述

脉宽调制(pulse width modulation,PWM)技术是电力电子变换器中最常用的控制技术之一,但不可避免地会产生共模电压。共模电压及其感应产生的轴电压、轴承电流等会严重危害电机甚至整个系统的安全运行,因此必须从源头上对它进行有效地抑制。首先分析共模电压的产生及作用于电机的基本原理,随后分别总结空间矢量PWM和载波PWM两种调制策略下进行共模电压抑制的控制自由度及相应控制方法,并对不同方法的性能进行对比,最后对其后续的发展方向进行展望。

直流线路故障时抑制交流过电压的延时移相策略研究

特高压直流输电系统中,当发生直流线路故障时,根据运行工况的不同,整流侧需要进行移相重启或移相闭锁。巴西美丽山双回直流送端同为欣古换流站,在美丽山二期直流移相重启或移相闭锁时欣古换流站交流电压迅速升高,可能引起美丽山一期直流受端及附近多回直流同时发生换相失败。为解决美丽山二期直流线路故障时整流侧移相重启或移相闭锁导致的交流过电压问题,提出直流线路故障延时移相策略,即在发生直流线路故障时延迟一段时间再进行移相重启或移相闭锁,移相前借助直流电流控制器来抑制直流故障电流。试验结果表明,采用延时移相策略后,欣古换流站过电压问题可以得到抑制,有助于降低美丽山一期直流系统发生换相失败的概率。该策略在巴西美丽山二期直流工程中应用后,现场发生直流线路故障后的动作结果与仿真结果一致,可在其他有类似过电压抑制需求的直流工程中进行推广应用。

三电平脉宽调制逆变器共模电压的抑制策略

针对三电平脉宽调制(PWM)逆变器运行过程中会产生大量共模电压、高频d v/d t等谐波的问题,采用一种分区域PWM调制策略(Ma-PWM)来抑制PWM变换器的共模电压。通过调制指数将三电平空间矢量重新划分为多个不同的调制区域,在不同的调制区域内采用4种基本矢量类型中的大矢量、中矢量以及小矢量来实现三电平PWM调制算法。分区域PWM调制策略将扇区内部的小区域划分为高、低两个调制区域,并合理选择最邻近的基本电压矢量来合成参考矢量。仿真结果表明:Ma-PWM调制策略在不同负载类型下的共模电压幅值为直流母线电压的1/6;此外,在可变速负载下,PWM逆变器的共模电压幅值不仅能够减小到原来的1/2,而且PWM逆变器输出电流波形的总谐波失真小于5%。该方法不仅能够抑制共模电压,还能够减小PWM逆变器输出电流的总谐波失真。

基于SiC MOSFET三电平Buck变换器电压尖峰抑制研究

SiC MOSFET工作频率高,温度稳定性好,应用于三电平Buck变换器中可以减小系统损耗,提高系统效率,但SiC MOSFET的高频特性会使其开关过程中的电压尖峰更为严重。针对该问题,分析了三电平Buck电路SiC MOSFET开关过程及瞬态电压尖峰产生机理;在传统的充放电型RCD吸收电路的基础上加以优化改进,设计了一种低损耗型RCD吸收电路作为电压尖峰抑制方法。首先,对充放电型RCD吸收电路和改进后的低损耗型RCD吸收电路的工作原理及损耗进行对比分析;其次,搭建了三电平Buck变换器实验装置,对吸收电容和电阻进行参数设计;最后,通过实验验证了低损耗型RCD吸收电路的有效性、参数设计的合理性;结合理论分析和实验结果表明,相比于带充放电型RCD吸收电路,带低损耗型RCD吸收电路的三电平Buck变换器具有更低的损耗。

一种实现电流型PWM整流器直流侧电压波动抑制的控制方法

三相电流源型脉宽调制整流器发生负载突变时,将导致直流侧输出电压波动。针对该问题,提出一种自抗扰控制与无差拍预测控制级联的综合控制策略。首先,建立整流器在两相静止坐标系下离散化数学模型,电流内环引入无差拍控制策略实现对网侧电流的快速跟踪。为降低控制延时带来的影响,将控制算法预测至k+2时刻并利用算术迭代过程消掉k+1时刻电流,从而提高了网侧电流控制精度以及降低了电流谐波含量。此外,外环引入自抗扰控制直流侧输出电压,通过扩张状态观测器实时估计系统扰动量并加以补偿,克服了传统比例积分控制器参数控制裕度不足和抗干扰能力差等问题。最后,通过MATLAB/Simulink软件以及6 kW实验样机对所提控制策略进行验证。结果表明,系统负载在突增、突减变化时,其输出电压波动能有效抑制在22 V以内,同时保证满载运行时网侧电流总谐波畸变率低至1.98%。

电力电容器的精准相控投切与过电压抑制

并联电容器组在配电网的应用过程中,可以有效提高电能输送的效率和质量,但由于电力电容器投切方式的某些不合理因素,也会因其产生过电压,从而影响到电网的稳定性。研究分析电力电容器投切暂态状态,对于合闸暂态,通过建立电力电容器组合闸并联时的单相等效电路,简化电力电容器投切暂态过程;对于分闸暂态,计算断路器触头在电力电容器投切状态下产生的恢复电压。由储能电容器、开关电源、功率驱动输出接口以及电流/电压传感器接口等硬件组成同步开关控制器,实现电力电容器的过电压保护。为验证该方法的应用性能,开展实验分析,在合闸和分闸两种状态下采用同步控制器对电力电容器展开投切测试,三相电压波动具有对称规律性,且幅值变化较为平稳,有效抑制了电力电容器的过电压峰值。实验测试结果表明,所提方法的投切稳定性高、过电压抑制效果好。

抑制母线电压跌落的热泵温度轨迹规划算法

“光储直柔”微网能充分利用建筑自身的光伏能源与热惯量储能系统,然而热泵负荷过大容易导致直流母线电压严重跌落,使直流微网系统的稳定运行面临巨大挑战。从热泵调温过程中自身负荷管理出发,首先,构建计及建筑温升过程、热泵制冷/制热效率与驱动电机电磁性能的联合模型,分析母线电压跌落机理;然后,提出基于切比雪夫多项式的热过渡策略,构建考虑热力学、人体舒适度与热泵性能的约束;最后,引入梯度寻优法求解最优温度轨迹规划曲线并进行对比仿真分析。仿真结果表明算法能在一定程度上抑制热泵调温过程中直流母线电压的暂态跌落,利于建筑直流微网系统平滑控制与稳定性提升。

临界电流模式图腾柱无桥功率因数校正换相谐振抑制

工作于临界电流模式下的图腾柱无桥功率因数校正(PFC)电路因其无整流桥损耗、电感体积小、易于实现软开关而得到广泛关注。然而,在输入电压过零点处,工频管之间的换相时刻,电感会与工频管的结电容产生谐振,相应地,电感电流和直流母线电压因此会存在高频振荡。电感电流振荡会加剧输入电流畸变程度,而母线电压上的高频尖峰由于振荡频率高,后级DC-DC变换器难以抑制而传递至负载,导致敏感负载无法正常工作。该文分析线性开关在主动栅极电路中抑制振荡的工作原理,基于线性开关的特性提出三电平驱动方式来抑制图腾柱无桥PFC换相谐振,降低输入电流总谐波畸变率(THD)的同时实现对直流母线的高频尖峰的抑制,在2kW满载工况下,将输入电流THD降低1%,母线电压尖峰高频分量峰值由2.83V减小至0.01 V以下。实验结果表明,该文所提出的三电平驱动方式可以有效抑制临界电流模式图腾柱无桥PFC的换相谐振。

高比例新能源接入下送端电网直流闭锁过电压分析与抑制策略

近年来,以风电和光伏为主的可再生能源发电技术发展迅速。考虑到可再生能源资源富集区域和重负荷区域之间存在空间上的分布差异,高压直流输电被证明是一种能够有效将电力进行远距离传输以提升可再生能源消纳的技术。高压直流输电系统的直流闭锁故障,特别是直流双极闭锁故障,会导致送受端交流电网中产生过电压浪涌,进而可能导致发电机脱网运行。文中建立了直流闭锁故障下送端交流电网中过电压的数学模型,分析了可再生能源发电设备的无功功率对直流闭锁下电网过电压的影响,进而以送端电网的无功功率裕度最大为目标提出了一种最优有功出力分配策略。基于Matlab/Simulink,设计了一个案例来验证所提出的最优有功出力分配策略减少直流闭锁下电网过电压的有效性。

不平衡网压下MMC子模块电压波动抑制策略

针对不平衡网压下模块化多电平换流器(MMC)子模块电容电压波动问题,提出一种注入共模电压与环流的MMC子模块电压波动抑制策略。首先通过注入共模电压使系统工作在较高调制比状态,然后根据半桥子模块MMC的数学模型推导出注入共模电压后的桥臂功率解析式,从而减小桥臂功率波动,实现注入共模电压与环流的MMC子模块电压波动抑制。最后通过搭建的17电平MMC实验平台对所提策略进行有效验证,实验结果显示该策略可有效减少子模块电容电压波动幅值。