基于电容吸收拓扑电路的新型磁阻线圈发射器

磁阻线圈发射器具有出口速度一致性好、可靠性高和能源清洁等优点。但是现有磁阻线圈发射器普遍效率较低,限制了其工程应用。为提高发射效率,提出一种基于电容吸收拓扑电路的新型磁阻线圈发射器方案。首先建立了传统二级磁阻式发射器的模型,采用有限元软件进行了仿真计算。结果显示,在电枢经过线圈中心后,驱动线圈中剩余电流产生的磁场会使电枢受到反向电枢拖拽力而减速。针对上述问题,提出一种新型的基于电容吸收拓扑电路的能量回收方案,分析了各阶段的放电特性。计算结果表明:与传统放电电路相比,新型放电电路可以使驱动线圈的剩余电流被电容器吸收实现快速衰减,电枢出口速度由21.46 m/s提高至26.19 m/s,效率由14.50%提高至21.59%。新型放电电路能够对电枢加速后的剩余能量进行回收,明显减小电枢拖拽力,提高了发射速度与能量回收效率。

一种应用于半桥拓扑的斜率补偿电路

针对在峰值电流控制模式下半桥型开关电源存在次谐波振荡的问题,提出一种新型斜率补偿电路。该斜率补偿电路由少量外围常用器件构成,其补偿深度可由外围器件参数进行调节,与开关驱动信号完全保持同步。基于LTspice搭建斜率补偿电路的仿真模型,仿真结果表明,该电路补偿效果良好。样机实测结果也验证了该斜率补偿电路的有效性。所提电路适用于选择峰值电流模式但电源管理芯片内部没有斜率补偿电路的应用场合。

基于Buck-Boost准谐振电路的电池自适应分组均衡方案研究

针对Buck-Boost均衡电路中开关频繁通断导致均衡效率降低的问题,文中对传统的Buck-Boost电路进行改进,设计可实现开关管的零电压导通的准谐振电路,有助于减小开关损耗,提高均衡电路的效率。为减少开关管的通断次数,并缩短均衡时间,均衡策略采用全局优化视角,分段选择电压和SOC作为目标均衡变量,并提出电池单体间、单元间及模组之间的自适应分组均衡策略。以8个电池串联的电池组为例,设计静置、充电、放电和浮充均衡实验,结果表明,与传统方案相比,提出的均衡电路和均衡策略在均衡效率和速度上有显著提升,可助力电池组的整体性能提升及其延寿。

基于光伏充电的低压混合式断路器设计及仿真

直流断路器是实现直流系统电流故障清除和隔离的关键设备。基于人工过零点的直流断路器熄弧时刻具有不确定性,且换流电容需要更换辅助电源,降低断路器可靠性,增加维护成本。为此,在传统直流断路器基础上,提出了一种基于光伏充电的混合式直流断路器拓扑结构设计方案。该方案在断路器过零点未熄弧时闭锁IGBT开关,加速电弧熄灭,并设计光伏储能供电系统为换流电容预充电能,以保障断路器持续运行。同时对所提断路器的拓扑结构、开断时序、拓扑参数进行了设计,基于MATLAB/Simulink实验平台建立了150 V混合式直流断路器模型,讨论IGBT开关器件闭锁时刻及电阻电容二极管(resistance-capacitance diode,RCD)缓冲电路对断路器开断的影响。在此基础上,通过仿真实验分析了正常和短路工况下断路器开断过程,验证了所提方案的可行性。

基于级联双管反激拓扑的HVDC供电电路研究

高压直流(HVDC)输电系统常采用高压变换器进行高电位就近控制取电。然而模块内的高母线电压及其大范围波动对取电电源的高可靠性设计形成挑战。针对该问题,基于串联双管反激拓扑电路提出了一种高压模块取电系统。该系统以多输入、单输出形式的直流变压器为变压载体,并利用在同步控制信号下的各级联单元的自均压特征实现了输入各串联电路的动态自均压控制,主动降低了各模块中半导体开关的电压应力;另外,该方法具有漏感能量回馈效率高、开关管最大电压应力钳位到输入电压优点。最后,借助系统仿真与半实物仿真平台实验验证了所提自供电电路系统的可行性以及理论分析的正确性。

基于两级均衡电路的电池组智能均衡方法

为解决传统均衡电拓扑均衡效率较低的问题,文中提出了一种两级均衡拓扑结构。该均衡拓扑将电池组分为组内与组间两种形式,组内采用Buck-Boost均衡电路,组间采用可重构均衡电路,组内与组间可同时均衡,提高了均衡效率。以SOC(State of Charge)作为均衡变量,组内均衡算法采用基于SOC的模糊逻辑控制策略,减少均衡时间,提高均衡效率。使用MATLAB/Simulink软件对电路拓扑建模仿真,并与传统Buck-Boost电路进行对比。仿真结果表明,在充放电状态下,相较于传统Buck-Boost电路,所提算法及均衡拓扑使均衡时间减少了约28%,表明该均衡电路及算法具有良好的性能。

基于改进Buck-Boost的分层均衡电路研究

针对传统Buck-Boost均衡电路在电池数量增多时,会造成均衡时间长,效率低等问题,提出了一种改进Buck-Boost的分层均衡电路拓扑结构。该均衡电路在组内电池与电池或电池组与电池组之间采用双向Buck-Boost均衡器,利用电感储存和传递能量,在组间两电池包之间采用外加外部电源的反激式变压器进行不同程度的充电来达到均衡。以电池的荷电状态(SOC)作为均衡变量,在MATLAB/Simulink中搭建了8节串联锂电池组仿真模型,4节串联电池为一个电池包,两个电池包之间采用组间均衡,设置8节电池直接均衡为对照组。结果表明:在静置状态下,分层均衡所需时间比直接均衡快9.18%,且均衡后分层均衡的容量比直接均衡高1.1%。在外加电源下,能较快将电池组充满电,验证了所提均衡电路的有效性。

基于半动态拓扑优化算法的地铁车辆高压供电电路过流故障同步诊断方法

地铁车辆处于复杂的运行环境中,高压供电电路很容易发生过流故障,为迅速辨识过流故障类型,设计了一种基于半动态拓扑优化算法的地铁车辆高压供电电路过流故障同步诊断方法。应用半动态拓扑优化算法,构建模态坐标空间内高压供电电路的电流微分运动模型。结合粒子群算法与优化VDM分解方法,提取模型的过流故障特征。基于BP神经网络与遗传算法构建过流故障同步诊断模型,实现高压供电电路过流故障的同步诊断。案例测试结果表明,该方法对于变压器过流故障、变流器过流故障以及弓网接触不良故障的诊断都比较准确,特别是对于变压器与变流器的过流故障诊断十分准确。

基于计算机仿真的Buck-Boost电路研究(英文)

Buck-Boost电路中含有丰富的非线性现象。它工作过程中电路拓扑结构的循环切换导致了谐波、分叉和混沌等非线性行为。基于PSPICE仿真,研究了电流控制DC/DC Buck-Boost开关转换器中的倍周期现象。而且,建立了开关转换器的数学模型和叠代映射来解释这种非线性现象。基于MATLAB仿真,从叠代映射中得到了系统分叉图。

一种双正激电路的软关断拓扑

介绍一种双正激电路的软关断拓扑 ,分析了其软关断的工作原理 ,推导了实现软关断的关键技术参数的计算公式。采用该技术开发了 3kW通信电源。

LCL型ICPT系统电路拓扑分析及参数设计方法

为提高复合补偿型感应耦合电能传输系统的输出功率,丰富系统分析方法,运用3种不同的方法分析了LCL补偿结构的感应耦合电能传输系统。首先根据二端口理论,对LCL-S补偿结构进行了详细建模和分析,给出了固定原边线圈电流大小的参数配置方法;再根据交流阻抗分析法给出了LCL-P补偿结构的参数设计方法;然后通过能量守恒定律分析了LCL网络对电流的放大作用,给出了LCL-LCL补偿结构的参数配置方法。最后通过实验验证了上述3种补偿结构和参数配置方法的有效性。

常规开关电源拓扑结构及典型应用电路

在分析常规开关电源的几种典型拓扑结构(降压型、升压型、升降压型、回扫式、CUK型、推挽式)与DC-DC控制器技术性能特点的基础上,给出了典型控制器的应用电路,并对开关电源的研究、设计理论进行了一些探讨。

新型固态限流器三相主电路拓扑及控制策略研究

基于多项实用专利,提出适合限制三相电网短路故障电流的耦合法固态限流器电路拓扑结构及其工作原理,并得到该固态三相限流器的特点;通过建立其数学模型,并以逆变控制模式为例,分析了其限流机理。结合使用并联旁路电感的方法,可以使此三相拓扑电路具有基本不产生谐波、运行控制灵活且简单可靠等优点。通过样机试验,验证了该三相电路拓扑和控制策略的有效性,并具有工业应用化前景。

基于Buck-Boost电路的分层均衡方案

提出基于Buck-Boost模块的高效的分层均衡电路拓扑结构,该均衡电路可实现用于储能以及电动汽车中串联电池组快速高效的均衡。根据均衡能量流向,分为两种不同的均衡过程:电池组能量从端侧向另一侧流动;电池组能量从中部向两侧流动。两种均衡过程可同时进行,且在不同层上的电流互不影响。该方案选取荷电状态(SOC)值在一定阈值范围之外的单体电池作为均衡对象,并相应提出电流电压双环的控制策略,对两组串联的磷酸铁锂电池进行了充电均衡实验以及静置均衡实验。实验结果表明,该方案可以实现电池组快速均衡,提升电池组的整体性能。

模拟电路可测拓扑条件和可测性分析及可测性设计

深刻地阐述了系统的可测性问题 ,提出了从可测性分析和可测性设计两方面进行研究的观点 .针对支路故障诊断法 ,讨论了可测拓扑条件、可测性分析和可测性设计问题 ,提出了几个新的必要且几乎充分可测拓扑条件 。

双线圈永磁接触器拓扑电路数学建模与仿真

在研究双线圈永磁操动机构的结构形式与工作原理的基础上,提出了适用于双线圈永磁接触器的分合闸过程的拓扑电路结构。建立了双线圈永磁接触器的分合闸过程的拓扑电路数学模型,并分别采用了C语言编程和MATLAB仿真软件实现对未引入反馈环节和引入反馈环节的双线圈永磁接触器的拓扑电路模型进行了仿真计算。仿真与实验结果表明所提出的双线圈永磁接触器拓扑电路的数学建模方法的正确性,同时,在引入反馈环节的拓扑电路中,分合闸过程的线圈电流平均值明显减小,可有效改善永磁接触器的动态特性。

基于改进Buck-Boost斩波电路的无功补偿器设计

针对电网中大量感性负载的投入使用造成电压降低和畸变的问题,以及现有无功补偿装置存在的不足,提出了一种新型的交流斩波无功补偿器。以改进后的Buck-boost交流斩波无功补偿器为研究对象,分析了交流斩波无功补偿的工作原理、补偿特性以及拓扑结构,通过状态空间方程建立了Buck-boost电路在不同工作状态下的数学模型,推导出补偿电流与占空比之间的关系。在此基础上,利用瞬时无功功率理论检测办法以及直接电流控制策略,搭建了Matlab仿真模型以进行实验验证。研究结果表明,基于直接电流控制的改进Buck-boost交流斩波无功补偿器可以实现对电网侧无功功率进行实时、动态补偿,具有潜在的实用价值。

控制电磁炉的IGBT准谐振电路的拓扑研究

为了解决传统电磁炉热效率低、可靠性差的缺点,笔者采用全新的控制方案,其特点有两个:把传统的交流侧"恒流"控制改为直流侧"定脉宽调压"控制,避免了浪涌电压击穿电力电子器件的可能性;用软开关电路使电力电子器件工作在零电流和零电压开关状态,大大减少开关损耗,提高了整机效率.经一年的连续运转证明该机十分可靠,其热效率较高,优于传统电磁炉.

电流模式Buck-Boost电路从有序到混沌的分形研究

吸引子的分形维数是描述非线性系统的一个重要参数.从电流模式Buck＿Boost电路由有序到混沌的仿真研究出发,获取电路相空间中的状态向量数据,基于关联维数的G＿P算法,应用MATLAB软件研究了电路在不同工作模式下的电路吸引子的关联维数,找出了电路演化过程中吸引子的几何特性变化规律.从分形理论的角度进一步认识了电流模式Buck＿Boost电路的非线性动力学特征.

多电平功率变换器主电路拓扑结构综述

主电路拓扑结构是多电平功率变换器研究的关键内容之一。中高压功率变换器高电压、大容量的特点,客观上决定了其主电路由较多的主开关器件组成,主电路构成元件的增加决定了其拓扑结构的丰富多样。本文对近年来多电平变换器的主电路拓扑结构的发展进行了较为详细的综述研究,对其发展趋势进行展望,认为除了采用传统的依靠灵感和经验来发展新拓扑外,更重要的是寻找一种严密、科学、系统的拓扑发展方法,从而找到多电平功率变换器的拓扑结构的完善集,并根据实际应用研究具体拓扑的最优化方案,以实现高性能、高可靠、低成本的功率变换系统。