自激振荡脉冲SC-CO_(2)射流冲击频率调制

SC-CO_(2)射流钻完井技术能保证煤层气井稳定性、提高钻井速度和破岩效率,具有广泛的应用前景。但较高的破煤能耗和复杂的系统限制了其工程推广,自激振荡脉冲SC-CO_(2)射流冲击频率和煤岩体的固有频率相同或满足相位关系,能充分发挥谐振效应,达到更好的破煤效果。喷嘴结构是影响射流冲击频率的关键,现有的自振脉冲水射流频率调制方法并不适用于SC-CO_(2)射流。为实现对SC-CO_(2)射流冲击频率的调制,采用大涡模拟研究不同喷嘴结构对自激振荡脉冲SCCO_(2)射流冲击频率的影响规律,通过权重分析得到不同喷嘴结构参数对射流冲击频率的影响程度。采用射流冲击频率测定实验及破煤实验验证喷嘴结构对射流冲击频率的影响规律以及射流冲击频率调制方法的可靠性。结果表明:振荡腔直径、振荡腔长度、碰撞壁角度是影响射流冲击频率的关键因素,可通过调节振荡腔结构实现对射流冲击频率的大幅调制,从而达到谐振效应。调节振荡腔结构使射流冲击频率与煤的固有频率形成谐振时破煤效果显著提升,且谐振倍数越小,射流破煤效果越好,能够有效提高破煤效率。当煤的固有频率是25 Hz时,设置上游和下游喷嘴出口直径为2.5、3.0 mm,调节振荡腔直径、长度、角度分别为10 mm、3 mm、120°,射流冲击频率达到25051.83 Hz,是煤体固有频率的1002.0倍,与煤的固有频率形成谐振效应,有效提高了破煤效率。

T型三电平逆变器非对称矢量脉冲宽度调制相电流重构策略

针对T型三电平逆变器中点电流单传感器传统相电流重构方法存在不可观测区的问题,分析中点电流采样过程中不可观测区的存在机理,提出非对称矢量脉冲宽度调制相电流重构策略。通过移位PWM波延长基本电压矢量的作用时间,消除不可观测区,实现相电流重构。实验结果表明,所提方法的电流重构误差低于2.2%,输出相电流畸变率低于3.48%。

开关DC-DC变换器双频率脉冲序列调制技术

提出一种新颖的开关DC-DC变换器调制方法:双频率脉冲序列调制(bi-frequency pulse train modulation,BF-PTM)方法。BF-PTM通过对两组频率不同、但导通时间相同的控制脉冲进行调制,实现开关变换器输出电压的调节。BF-PTM适用于各种开关变换器拓扑。以电感电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck变换器为例,分析BF-PTM开关变换器的工作原理及控制特性,并进行相应的仿真及实验研究。研究结果表明,BF-PTM控制开关变换器具有优于PWM开关变换器的瞬态响应和电磁干扰特性。

基于脉冲宽度调制技术的激光引信抗干扰方法

针对激光引信易受云烟雾干扰的问题,提出了一种基于脉冲宽度调制技术的激光引信抗干扰方法。计算了不同脉冲宽度条件下的云烟雾后向散射回波功率,并给出了云烟雾后向散射回波功率随发射脉冲宽度的变化规律。分析了不同云烟雾条件下使用不同发射脉冲宽度探测时所得到的回波功率比。实验结果表明,在使用不同脉冲宽度激光探测条件下,云烟雾激光后向散射功率比大于3,使用该方法可有效提升激光引信抗干扰性能。

基于脉冲频率调制的高增益隔离型软开关直流变换器

提出一种基于脉冲频率调制(PFM)的高增益隔离型软开关直流变换器,该变换器在反激变换器基础上,集成了有源钳位单元和准倍压结构,在实现高增益的同时,所有功率管均具有软开关的特性,且电路结构简单。与脉宽调制(PWM)方式相比,采用PFM的控制方式进一步降低了功率管上的电流应力,有助于提升变换器效率。详细分析PFM方式下的高增益软开关变换器拓扑的工作原理及其特性,并对PFM和PWM的策略及特性分别进行分析比较,最后搭建一台160W、45V/380V的实验样机,验证了理论分析的正确性和有效性。

基于移相脉冲宽度调制控制的串联谐振式塑料薄膜表面处理电源的研制

塑料薄膜表面处理负载是一种非线性变化的容性负载,随着放电的增强,负载等效电容增大。针对负载这一特点,研制一台基于移相脉冲宽度调制(PS-PWM)控制的塑料薄膜表面处理电源,实现对负载谐振频率的闭环跟踪。采用PS-PWM控制的塑料薄膜表面处理电源简单,紧凑,可获得很高的效率,采用二极管直接整流方式,克服了因晶闸管整流所带来的尺寸和成本问题。这种高频电源较好地实现了开关管的零电压(ZVS)软化,得到了较宽的调功范围。文中给出了该电源对塑料薄膜表面处理的实际结果,并验证了其有效性。

新型优化脉冲宽度调制方法在大功率逆变器的应用研究

创构了基于部分不对称开关角的优化脉冲波形(OptimalPartlyUnsymmetricalSwitchingangle,OPUS),提出了一种新型的优化部分不对称脉冲宽度调制方法(OPUS方法),它适用于大功率逆变器在灵活交流输电系统(FACTS)中的应用。该方法的原理是通过准确计算出开关角,实现在低于1kHz的调制频率下,采用OPUS方法对逆变器输出电压的基波和特定谐波实现幅度和相位的直接控制,给出了其中的算例。并采用FFT分析方法对其有效性进行了论证。

基于脉冲宽度调制控制策略的零电流开关高功率因数AC/DC变换器

目前,对单级功率因素校正电路的研究大多集中在小功率应用领域,为此该文提出一种能够应用于中大功率场合、实现了零电流开关的单级高功率因数AC/DC变换器拓扑。通过在全桥变换器中增加辅助开关实现了PWM控制,它不仅能够在很宽的负载范围内实现零电流开关和功率因数校正,而且解决了全桥谐振电路中。在不采用移相控制的情况下,必须采用PFM控制策略的问题。与2级式功率因数校正电路相比,提高了动态响应的速度、降低了成本,并且开关管的电压应力较低。仿真和实验分析验证了变换器的优越性。

基于微粒群算法的三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻优化

最优化正弦脉冲宽度调制(sinusoidal pulse width modulation,SPWM)控制是含约束条件的非线性优化问题。该问题的核心是计算出SPWM的开关时刻,确定特定的开关切换,从而产生预期电压波形,使其基波为给定值,总谐波含量最小。该文首次将粒子群算法用于三电平正弦脉冲宽度调制开关时刻的优化。在满足一定约束下,用该方法来减小变换器的总谐波畸变率(THD),以达到消除谐波的目的。仿真研究表明,与自然采样法和遗传算法相比,该方法能更有效、更快速找到最优的SPWM开关时间。

电流型双频率脉冲序列调制开关变换器

提出了开关变换器电流型双频率脉冲序列调制BF-PTM方法,研究了电流型BF-PTM的控制策略。电流型BF-PTM控制技术无需误差放大器及其相应的补偿网络,具有结构简单,稳定性好,动态响应速度快,电磁干扰噪声水平低,易于实现等优点;此外,通过将电感电流引入到控制环,易于实现电流型BF-PTM控制开关变换器的过电流保护和多变换器的并联均流控制。以电感电流断续导电模式Buck变换器为例,对电流型BF-PTM控制开关变换器进行了研究,仿真及实验结果表明,电流型BF-PTM比传统的电流型PWM具有更快的动态响应速度和更低的电磁干扰噪声。

光通信中一种有效的差分脉冲位置宽度调制

考虑脉冲位置调制(PPM)在解调时需要严格的时钟同步和符号同步,而且功率越高,时隙越窄的问题,结合差分脉冲位置调制(DPPM)和脉冲宽度调制(PWM)提出了一种有效的调制方式——差分脉冲位置宽度调制(DPPM+PWM)。研究了采用DPPM+PWM的红外通信系统在加性高斯白噪声干扰下的性能,对DPPM+PWM的符号结构、发射功率、带宽需求、传输容量以及误包率等特性进行了分析,并通过仿真与开关键控(OOK),PPM,PPM等调制方式进行了比较。结果表明DPPM+PWM频带利用率高,传输容量大,不需要符号同步,且增加了脉冲信号的长度,大大简化系统实现,是一种很有实际应用价值的调制方式。

脉冲频率调制LLC串联谐振X光机电源

为了满足X光机电源输出电压调节范围宽的要求,提出了一种全桥LLC串联谐振高频高压电源,并利用仿真软件设计其控制电路,使设计方法更加简单.主电路采用全桥LLC串联谐振、高压变压器、单相双向对称倍压整流电路,从理论上分析系统的工作原理,并建立了LLC谐振变换器的基波等效模型,对主电路的参数进行了设计;在控制电路设计中,借助仿真软件得到补偿前系统近似的开环传递函数,再进行控制器的设计.仿真结果表明,输出电压可以在40～120 kV范围内连续可调,输出电压上升时间短、纹波小,在输出电压跳变过程中,动态调节时间很短,证明了所提出的拓扑和控制电路设计方法的正确性和可靠性.

高频纳秒脉冲调制器的分立磁耦合驱动器设计

随着高压纳秒固态脉冲发生器在生物、工业和环境等领域的应用日益广泛和深入,脉冲波形、电压幅值、脉冲持续时间、脉冲重复频率等参数已成为特定脉冲功率应用所需的基本可控变量。为了进一步减小电源的体积、降低成本,提出一款以正极性Marx为主电路、多个脉冲变压器为核心驱动器、具有纳秒级前沿高重复频率的高压纳秒脉冲调制器。提出的驱动器结构紧凑,无需提供多路隔离供电的驱动电源,可以在高重复频率下实现两个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFETs)的栅极电压快速同步上升和下降,获得百纳秒以内、幅值可控的栅极驱动电压。不仅最大脉宽不受磁芯饱和的限制,而且负偏置电压使开关管可控关断,同时在一定程度上避免了电流流过MOSFET米勒电容而引起的寄生导通,提高了电路工作的可靠性。此外,研究了不同匝数和磁芯材料对驱动波形的影响。搭建了一台14级脉冲调制器样机,测试结果表明,基于该驱动器下的调制器输出电压和脉宽都连续可调,具有改变脉冲轮廓的能力,最大输出电压可达5.5 kV,脉宽调节范围为100 ns~50 ms,最小上升时间约18 ns,重复频率为100 kHz。

考虑脉冲宽度调制激励特征及松弛过程影响的铁磁材料损耗分离模型研究

准确高效求解非正弦条件下的磁损耗,对电工装备发热分析及优化设计具有重要意义。为了研究脉冲宽度调制(pulse width modulation,PWM)激励下铁磁材料的磁损耗建模方法,通过搭建磁通密度可控的PWM激励磁特性测试系统,测量获得不同工况下硅钢片的磁滞特性和损耗特性数据,并分析PWM激励的特征(电压波形、磁密波形、调制比)对损耗各分量的影响。同时,结合PWM激励时材料磁滞过程的分析,考虑电压突变为零时松弛过程对剩余损耗的影响,提出一种计及PWM激励特征及松弛过程的改进损耗分离模型,实现PWM激励下磁损耗的有效计算,并进行相关的实验验证。仿真及实验结果表明,所建立的模型具有较高的计算精度和工程适用性。

基于脉冲宽度调制技术的水浊度探测研究

介绍了水浊度常用的测量方法-散射法、透射法及比值法的原理,在此基础上结合脉冲宽度调制(PWM)解调技术,提出了采用调制光强测量浊度的方法,并详细介绍了实验系统的组成和调制解调实现电路.采用该实验系统对福尔马肼标准液进行测量,列出了测量数据,并绘出三种方法所测浊度的拟合曲线。对实验结果的分析和比较表明使用PWM调制结合比值法能最有效地排除背景光的干扰,在保证精度的前提下提高水浊度的测量范围.

基于脉冲宽度调制技术的超声波测风系统研究

给出了时差法超声波测风系统的总体设计,分析了几种改善超声波信号到达时刻的方法。重点提出了一种基于脉冲宽度调制技术(PWM)的超声波驱动信号的具体实现方法。同时对采用和不采用调制技术两种方案进行了详细的对比分析,结果表明采用调制技术的驱动脉冲更有利于正确判决超声波回波信号的到达时刻。所设计的超声波脉冲驱动方案对基于时差法的超声波风速仪具有重要的参考价值。

基于多桥脉冲宽度调制(PWM)交流控制技术的静止移相器

介绍一种基于脉冲宽度调制（ＰＷＭ）交流控制技术的新型静止移相器。对单桥ＰＷＭ移相器在１个开关周期中的３种工作模式进行了理论分析，推导了旁路电容及吸收电阻的参数设计公式；提出采用多桥叠加结构的交流控制器抑制大容量ＰＷＭ移相器的自身谐波发生量、降低装置开关频率及开关损耗；推导得出了多桥ＰＷＭ交流控制器的电压转移函数以及多桥移相器的线路注入电压表达式；通过计算机仿真分析及物理模型实验，验证了理论推导结果的正确性。

基于现场可编程门阵列的飞轮磁轴承功放三电平脉冲宽度调制策略

介绍一种低纹波、高线性度飞轮磁轴承脉冲宽度调制(Pulse-width modulation,PWM)功率放大器带死区补偿的三电平脉宽调制策略在现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)上的实现方法,采用浮点IP核组合实现功放电流环PD控制算法,在Simulink中借助System Generator工具构建三电平PWM模型并自动生成VHDL代码。分析三电平脉宽调制原理及其在全桥功放结构下的两种实现形式,一种使用功率开关管中的反并联二极管续流,另一种不使用二极管续流。基于功放电流响应试验结果及其傅里叶分析研究死区时间对功放输出线性度的影响。提出两种死区补偿方法,一种对开关信号的等效占空比进行补偿,另一种在功放输入端引入偏移量,偏移量由输入信号的极性决定。在实际FPGA功放板上试验验证了三电平PWM两种实现形式及两种死区补偿方法的可行性和有效性。

脉冲宽度调制并网变换器电网背景谐波电流的抑制

脉冲宽度调制并网变换器在新能源发电、无功补偿和有源滤波方向得到广泛应用。为滤除并网电流的高频开关纹波,通常采用LCL滤波器。由于网侧电感较小,电网电压谐波在网侧电感和滤波电容中会产生谐波电流——电网背景谐波电流,从而引起并网电流畸变。传统的逆变器侧电流反馈控制对并网电流谐波无抑制能力。在逆变器侧电流控制的基础上,采用全电容电流前馈,可以有效抑制并网电流中的电网背景谐波,但这又会使系统变得不稳定。为此,该文提出了部分电容电流前馈的逆变器侧电流反馈控制方案,在谐波抑制控制器的作用下,针对性地抑制指定次的并网电流谐波,并分析该方案对系统稳定性的影响。另外,提出基于并联二阶广义积分器的电容谐波电流的提取方法。最后,通过实验结果验证了所提方案的有效性。

基于三维空间矢量脉冲宽度调制的三相四线制有源电力滤波器

建立了三相四线制三桥臂有源滤波器的主电路拓扑和数学模型,提出了一种新型三维空间矢量脉冲宽度调制的控制算法,结合直流侧电压控制模型对其进行闭环控制。经试验验证,获得了良好的补偿效果。