高效率DC/DC转换器在通信电源中的应用研究

文章旨在评估高效率直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)转换器在通信电源中的应用,着重考察最小输出电压、效率、功耗以及瞬态响应等关键性能参数。通过深入研究TPS54160芯片,揭示在不同工作频率下该芯片的性能特点。最后,通过实验验证TPS54160芯片在通信电源中的性能表现,旨在为通信系统的电源设计提供参考和指导。

UHVDC换流变压器油纸绝缘缺陷直流局部放电发展过程

特高压换流变压器绝缘承受的直流电压高,绝缘缺陷劣化发展迅速,且单凭局部放电(PD)量值和放电次数无法对绝缘缺陷的发展阶段进行分析诊断。为此,研究了特高压换流变压器内部油纸绝缘缺陷直流局部放电特征及其发展过程,构建了油纸针-板等7种局部放电模型。采用阶梯式升压法研究在长期外加电压作用下,绝缘纸板从起始放电到被击穿的整个缺陷发展过程中脉冲电流信号的实时特征及其统计特性,通过拍照的方式给出各模型各发展阶段纸板表面电腐蚀状态,并给出各相应发展阶段电场的空间分布。结果表明:直流局部放电发展过程复杂,初期以大放电脉冲为主,放电频率低,等待恢复时间随机性强;中期和末期以小脉冲放电为主,等待恢复时间均匀分布;临界击穿时等待恢复时间分布集中。结合多种放电模型直流局部放电试验,可断定不同缺陷结构从起始直流局部放电到击穿的过程中,其局部放电的总体发展趋势表现一致。

基于离散PI的4相交错双向DC/DC控制算法设计与实现

为解决传统单相双向直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)功率密度小、电能变换效率低、电流精度差等问题,设计了一种4相交错的双向DC/DC电路拓扑,并对电路拓扑的工作状态及数学模型进行了详细的分析。同时,提出了一种基于离散比例、积分(Proportion Integral,PI)的闭环控制策略,对其传递函数进行深入的研究,并利用DSP280049进行编程实现。最后,在实验室搭建了60 kW的实验样机,验证所提出控制策略的可行性和稳定性,使DC/DC的变化效率在全功率范围内达到95%,电流控制精度达到0.02%,动态响应时间可达25 ms。

基于先导发展法的特高压直流输电线路绕击特性分析

雷电绕击是影响高压输电线路安全稳定运行的关键因素之一,特高压直流线路对雷电防护的需求与常规线路相比更加迫切。为此介绍了基于先导发展法的特高压直流线路雷电绕击跳闸率分析方法;利用该方法针对±800 kV特高压直流线路绕击特性开展仿真研究,分析了绕击跳闸率随绝缘水平、保护角的变化规律,研究了典型地形条件下雷电绕击路径和绕击电流的分布特性,分析了山坡、山脊和跨谷地形条件下线路的绕击跳闸率,研究了线路极性对跳闸率的影响。研究表明,减小保护角可明显降低绕击跳闸率,在山坡地形条件下,外侧导线由于受屏蔽减弱更易受到雷击,雷电先导可从近似水平的方向击中导线;跨谷深度增加时,由于地面屏蔽作用减小,雷击跳闸率明显提高;理论分析和运行经验都表明,直流线路正极导线遭受雷击的概率远高于负极,线路位于山脊时雷电绕击基本发生在正极导线侧。

基于nRF905模块的无线通信直流电场测量系统设计

受导线产生的空间离子、风等因素的影响,直流输电线路的合成电场变化较大。为获取线路直流电场的横向分布特性,需要在测量断面上多点同时进行测量并统计分析。有线通信方式的直流电场测量系统在测量布置、调整测点位置等方面非常繁琐,并可能导致不同时段的测量结果难以反映电场的真实分布情况。为解决这一问题,采用MSP430单片机设计了基于nRF905模块的无线通信直流电场测量系统,通过对软件和硬件的优化设计消除了无线通信本身带来的干扰测量信号、通信可靠性降低、测量单元扩展受限等问题,制作样机并进行了现场试验。测试结果表明,该系统与有线通信直流电场测量系统具有相同的测量准确度,测试过程中通信正常,通信距离可达100m,可覆盖直流线路横向测量断面200m区域,完全可以满足直流电场测量的需要,同时可有效提高直流电场测量效率。

直流污秽放电对硅橡胶表面特性破坏过程

为研究直流电弧烧蚀作用下硅橡胶材料表面特性的变化,利用直流斜面法装置,从憎水性丧失和恢复特性、泄漏电流变化、生成物质特性3个方面对硅橡胶材料进行漏电起痕实验。实验发现,污秽放电过程分4个发展阶段,分别为随机初始电弧、电弧集中烧蚀、憎水性物质形成及电弧终止。在每个阶段,硅橡胶烧蚀部分的憎水性分布具有典型特征,泄漏电流随硅橡胶表面破坏速度和范围的变化同步发展。不同试品在电弧烧蚀过程中,均会产生具有憎水性的白色粉末,该物质的出现会阻碍电弧的发展。实验结束后将试品于恒温箱中放置48h,发现硅橡胶材料在电弧烧蚀破坏部分静态接触角可达到136.6°,憎水性得到很好的恢复,好于新的硅橡胶样品。

分布式电池系统热平衡控制设计

为实现电池系统的温度平衡,提出一种基于分布式的独立输入并联输出(IIPO)电池系统架构的热平衡控制方案。在该系统中,热平衡系统、输出电压控制系统相互结合。在放电操作阶段,通过调节功率转换器的占空比,将调节后的总线电压保持在期望值,并引入电流控制回路来调节每只电池的放电速率,将调节后的电池放电电流保持在期望值,从源头上控制电池产热,以实现热平衡。所提出的热平衡控制器不需要额外的平衡元器件,电池的热平衡会在系统运行期间实现。提出并讨论了控制方案及可行性,并给出概念验证实验样机的理论基础和结果分析,评估和验证热平衡控制器的操作性。

直流溅射ZnO导电靶制备ZnO:Al透明导电薄膜

利用直流(DC)磁控溅射导电率良好的ZnO:Al陶瓷制备ZnO:Al透明导电薄膜。在不同的温度下对靶的溅射得到的薄膜进行X-ray、AFM、霍尔系数的测量等的分析,研究了溅射温度对膜的薄膜结构电学和光学性能的影响。制得的薄膜均为(002)面的单一择优取向,且当温度为300℃时,有最低的电阻率为6.33×10-4Ωcm。薄膜在可见光部分的透射率都在80%以上。

基于低频无功的柔性直流输电线路纵联保护方案

柔性直流(direct current,DC)输电技术发展迅速,但其保护还存在一些不足。传统的电流差动保护易受线路分布式电容影响的问题尚未完全解决。为解决柔性直流线路保护存在的问题,本文提出一种基于低频无功方向的柔性直流输电线路后备保护原理。仿真结果表明所提保护原理不受分布电容电流的影响、不需要严格的通讯同步且具备较强的耐受故障电阻和噪声干扰的能力。

基于EG1163S的降压开关电源设计

随着技术的进步,开关电源朝着小型、轻量及高效的方向发展。以高压大电流降压型直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)电源管理芯片EG1163S和金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor,MOSFET)为核心器件设计的降压型开关电源具有小型、低损耗及高效率的特点。该电源由滤波电路、DC/DC转换电路、限流保护电路以及金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor,MOS)管驱动电路等搭建而成,具有对高电压降压的功能,十分适用于高压大电流场合。

直流电流潮流控制器分步选址与多目标优化定容方法

电流潮流控制器(DC current flow controller,DC CFC)具备直接控制特定线路电流的能力,且能够实现不同线路间功率的定向和定量交互,提高直流电网线路利用效率。为了最大化DC CFC的潮流调节能力,DC CFC的稳态建模及其选址定容问题亟待解决。针对一种新型电流潮流控制器,分析其拓扑结构、工作原理及外特性;提出基于直流线路潮流性能指标和换流站直流输出电压性能指标的综合安全指标,用于系统运行状态评估;根据系统运行状态评估结果,结合DC CFC选址原则,提出DC CFC两阶段分步选址方案;对DC CFC安装容量的经济性指标及电网安全性指标进行综合评估,提出一种DC CFC多目标优化定容策略,该策略可同时兼顾电网运行的安全性与经济性;最后,通过仿真算例校验所提方法的有效性与准确性。

基于灵敏度加权的带地形直流电阻率布极方式及2.5D反演研究

直流电阻率法是一种较常用的地球物理勘探方法,常用于浅层勘探,因此受地形影响较大。其具有较高的勘探分辨率,但不同的布极方式会对灵敏度产生不同的影响。因此,研究不同布极方式下的带地形直流电阻率法反演规律和特点具有一定的意义。这里对带地形的点源直流电阻率法采用有限体积法进行二维正演模拟,然后将该模拟结果引入正则化Tikhonov方法,对直流电阻率不同的布极方式进行反演研究。实现了灵敏度加权的2.5D反演方法,研究了偶极-偶极(dipole-dipole)、单极-偶极(pole-dipole)、偶极-单极(dipole-pole)三种不同布极方式反演效果进行了对比分析。结果表明,dipole-dipole布极方式更为有效地反映出地下异常体的形态。

地铁直流牵引系统的继电保护和双边联跳的应用

城市轨道交通牵引采用的是比较特殊的直流(DC)1 500 V供电系统。结合上海地铁工程和运行情况,分析了直流(DC)双边联跳保护的功能、动作原理和实现方式,讨论了双边联跳保护在直流(DC)正负极间短路、正极对地短路(远端及近端)、大双边供电等不同故障和运行条件下的应用,并进行了比较和归纳。

上海地铁直流1500V接触网双接触线更换工艺研究

上海地铁接触网,多采双承双导柔性悬挂形式,直流1500V供电。随着使用年限的增加逐渐进入大修阶段。为进一步拓展上海城轨市场,本文结合我段在上海地铁一号线换线工程中的施工经验,以具体锚段为例,着重论述了上海地铁直流1500V接触网双接触线更换的施工工艺。

分布式能源模拟发电系统的设计

针对微网中电能转换效率低等问题,文章提出了一种输出电压稳定、电能转换效率高的分布式能源系统。该系统由直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)模块和逆变模块组成,采用STM32为主控芯片并结合正弦交流调制技术进行调制,从而优化各模块,实现高效率转化。测试结果表明,该系统输出电压稳定,转化效率高等特点,能较好地提高充电效率。

基于关联规则算法的换流站SER事件集挖掘方法

为提高运维人员面对换流站生成的海量事件顺序记录(sequence events recorder,SER)数据的分析能力,提出一种基于关联规则算法的换流站SER事件组挖掘方法。首先利用原始SER事件特征筛选,建立换流站SER事件多维模型;进而利用关联规则算法FP-Growth算法进行数据挖掘与分析,得到换流站典型事件的SER支持组与置信事件;最后基于SER支持组与置信事件分析SER事件集可靠性,方便换流站运维人员及时发现换流站的设备异常动作,减少人工盘查SER造成的事件漏看、错看的可能性。通过挖掘昆柳龙直流(direct current,DC)换流站调试期间SER事件集,表明所提出的方法可以有效地挖掘SER事件集的关联性,为运维人员及时发现SER事件缺失起参考作用。

AlGaN背势垒对SiC衬底AlN/GaN HEMT器件的影响

利用相同器件工艺在两种不同材料结构上制备了Al N/Ga N高电子迁移率晶体管(HEMT),研究了Al Ga N背势垒结构对器件特性的影响。测试结果表明,有背势垒结构的器件最大饱和电流密度和峰值跨导要小于无背势垒结构器件,栅压偏置为+1 V时,无背势垒的Al N/Ga N HEMT器件最大饱和电流密度为1.02 A·mm-1,峰值跨导为304 m S·mm-1,有背势垒结构的器件饱和电流密度为0.75 A·mm-1,峰值跨导为252 m S·mm-1。有背势垒结构器件的亚阈值斜率为136 m V/dec,击穿电压为78 V;无背势垒结构器件的亚阈值斜率为150 m V/dec,击穿电压为64 V。栅长为0.25μm有背势垒结构的器件电流截止频率高于无背势垒结构器件,最高振荡频率要低于无背势垒结构的器件。

Mo2N薄膜电极的制备与电化学性能

采用直流磁控溅射法在铜箔上制备具有面心立方晶型(fcc)的γ-氮化钼(γ-Mo2N)薄膜电极。通过XRD、SEM、透射电子显微镜及恒流充放电等测试,分析氩气(Ar)与氮气(N2)体积比对Mo2N薄膜电极形貌及电化学储锂性能的影响。当Ar∶N2的体积比为4∶1时,制备的Mo2N薄膜电极(记为Mo2N-4)具有最佳的电化学储锂性能,在1000μA/cm^2下仍有87μAh/cm^2的可逆容量密度。这归因于Mo2N-4薄膜电极的多孔的纳米柱阵列形貌有利于电解液的扩散及离子的迁移。

铝/铜异种材料直流磁场辅助电弧熔钎焊研究

通过添加纵向直流磁场辅助非熔化极惰性气体保护电弧焊(TIG焊)进行铝铜异种材料对接试验,研究焊接电流(I)和磁场强度(B)对接头界面组织及力学性能的影响,对其工艺参数进行优化。结果表明:直流磁场辅助TIG焊可得到成形较好的铝铜接头。磁场促进了界面金属间化合物(IMC)层中的Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)三元化合物的形成并抑制硬脆相Al_(2)Cu的生长。随着磁场强度的增加,由于Al_(4.2)Cu_(3.2)Zn_(0.7)的抑制作用,Al_(2)Cu化合物由片状转变为块状,当B=10 mT时,抑制效果最佳,Al_(2)Cu消失;B=20 mT时,抑制效果明显减弱,IMC层中片状的AlCu和Al_(2)Cu重新出现。随着焊接电流的增加,IMC层化合物种类无变化,但其平均厚度呈现先减小后增加的趋势。接头的抗拉强度随着焊接电流和磁场强度的增加呈现先增加后减小的趋势。接头的最佳工艺范围:当焊接电压U=16 V,焊接速度v=140 mm·min^(-1),焊接电流I=90~95 A,磁场强度B=8~15 mT,IMC层平均厚度d<15μm时,接头抗拉强度均大于105 MPa。

精确地测试磁路携带的DC偏置电流

注入直流（DC）电流到功率电感器的新方法使得设计师们可以在测量这些器件时避免因疏忽造成的共性失误，这样就可以使测量误差减到最小。