基于改进型ZVT Buck电路的IPT充电系统设计

为了避免在感应式无线电能传输系统的耦合机构中增加多余的开关器件以及额外的无源元件,同时减小系统工作在高频率、大功率时全控型开关器件存在的开关损耗,提出基于改进型ZVT Buck电路闭环控制的方法实现对电池的恒流、恒压充电,通过分析改进型ZVT Buck电路的工作模态以及对电路参数的设计,确保在整个充电过程中DC-DC变换器均工作在软开关状态,最后搭建充电电流为35 A、充电电压为370 V的实验平台验证该方法的可行性。结果表明:该方法控制简单,并且降低了系统电路结构的复杂度,传输效率相对较高,能够满足恒流恒压充电需求。

一种BCM Boost PFC电路的VCFF控制策略

临界导通模式Boost功率因素校正(PFC)电路通常采用恒定导通时间(COT)控制策略,导致开关频率的变化与输入电压、输出功率以及电感有关,轻载下过高的开关频率将影响电路的转换效率,故提出一种谷底计数频率反走(VCFF)控制策略。通过检测MOS管两端电压谷底计数,使电路轻载时工作在断续模式,从而降低开关频率以提升轻载效率。实验结果表明,相比于COT控制策略,所提控制策略能够有效提高轻载效率。输入电压为220 Vrms下,10%~50%负载时效率在0.96以上。

探讨Buck电路中稳流输出的电路设计

随着电子工程技术的不断发展进步,电子设备的精密性和可靠性要求越来越高,buck电路作为高电压转换为低电压的重要方法,是目前电力电子电源控制技术领域中应用最为广泛的技术。该技术的应用能够为电子设备提供稳定的电源,避免电子设备由于电压失稳造成的故障。为了进一步提高电子设备电源输出的可靠性,本文就buck电力中稳流输出电路设计展开分析,提出一种新型的buck电路稳流输出设计方案,利用MOS管提高控制精度,实现更高精度的稳流控制与输出。

恒流恒压Buck电路在便携式医疗制氧机中的应用

针对便携式医疗制氧机中电源需兼顾充电和供电的需求,设计一种恒流恒压Buck电路。该电路具有电压电流双环,能实现为锂电池充电和为感性负载供电的无缝切换,并满足短时过流不保护的需求。电路使用带有外部信号跟踪引脚TRK的集成驱动芯片,与传统的单片机控制相比,其具有免嵌入式编程、功率密度高、便于借鉴使用的优点。

基于Buck-Boost电路的宽输出电压AC-DC电源设计

设计了一种宽输出电压的AC-DC开关电源,其主要特征是输出电压可以在较大范围内任意调节,解决了传统的开关电源只能输出几个特定电压值的问题。该设计的核心是反激变换电路和Buck-Boost电路。分析了这两种电路的工作原理及其应用,并且给出了具体的设计。实验表明,设计的电源能较好地实现了输出电压的宽范围调节。

单周控制Buck-Boost电路的AC/AC电压变换

本文阐述了单周控制Buck-Boost电路的单相交流AC/AC电压转换的工作原理,并利用Matlab/Simulink软件对该转换电路建模并进行仿真,给出了稳态及负荷突变情况下的仿真结果,证明在原理上是可行的,静、动态性能良好。此外,通过分析认为,可将所使用全控型开关元件的一半,用半控型晶闸管替代,从而可能降低设备的成本。

基于加权马氏距离的BUCK电路健康度评估与预测

BUCK电路作为一种典型电力电子电路,是电子设备中电源模块的重要组成部分,在高速铁路列控车载设备中有广泛的应用。对电子设备的组成电路进行健康度评估与预测是提升电子设备可靠性的有效手段,因此,对BUCK电路开展健康度评估与预测的研究有助于提升车载设备的安全性与可靠性。提出一种基于敏感权重加权马氏距离的BUCK电路健康状态评估方法,可实现对电路健康状态的量化并得到电路的健康度,在得到电路健康度的基础上,构建基于NARX神经网络的BUCK电路健康度预测模型。首先建立BUCK电路的PSpice仿真模型,提取负载端响应输出的四种时域特征,得到BUCK电路健康状态特征集;针对不同特征对电路元件参数变化情况敏感度不同,计算不同特征的敏感度作为衡量该特征权重的指标;根据健康样本加权马氏距离计算结果和“3σ”原则划分健康阈值界限,实现对BUCK电路的健康度评估;利用待测样本健康度,构建基于NARX神经网络健康度预测模型,预测结果的均方根差为0.0071,验证了所提模型的可用性与有效性。

用于宽输入Buck变换器的高速栅驱动电路

设计了一种混合型的栅极驱动电路,用于宽范围电压输入Buck变换器的高低侧功率管驱动。将闭环的线性稳压器与短脉冲电流源结合,在有效缩短功率管栅极充电时间的同时确保了驱动电压精度。根据典型应用的仿真结果,该结构电路在整个输入电压范围内将功率管开启速度提升了至少41%,提升了电路的最大工作频率。

基于Buck—Boost的超级电容均压电路研究

超级电容器作为一种新兴的储能元件,已在新能源发电场合及能量反馈回收系统中得到了广泛应用。然而超级电容器串联均压问题制约了其发展应用,本文采用Buck—Boost均压电路,将均压电路中的电感作为2个电容之间能量转移的媒介,以完成2个电容组的均压。对于控制电路部分,本文采用一种变滞环宽度恒频的滞环电流控制方法。该方法在保留滞环控制响应速度快、稳定性好等一系列优点的同时,克服了其开关频率不定的缺点,并通过仿真验证了原理方案的正确性。

一种无桥高增益单级LED驱动电路及其混合控制策略

中小功率的LED驱动电源中,传统两级LED驱动电源存在体积大、成本高以及传统Boost PFC电路在低压输入时导通损耗大等问题。为此提出一种由无桥二次型Boost PFC电路和DC-DC LLC电路集成的无桥高增益单级LED驱动电路,实现了高电压增益、功率开关器件软开关、一套控制电路和高电路转换效率。针对单级电路在电网输入电压变化引起直流母线电压变动范围大等问题,设计一种适用于所提电路的APWM-PFM混合控制策略,并对混合控制原理和控制过程进行详细分析。最后设计一台200 W的实验样机,在输入电压80~120 Vrms范围内,占空比最大为0.5,最大电压增益为6.7,直流母线电压基于网侧特性和LLC电路特性设计在700 V以内,样机的功率因数值均高于0.990,THD均低于15%。在满载条件下,110 Vrms输入时,样机效率为93.20%,相比于传统无桥PFC,电压增益提高了2.21倍,实现了高电压增益和软开关,有效提升了在低压输入条件下的电路转换效率。仿真和实验结果验证了所提出电路和控制方法的有效性。

基于Buck-Boost电路的无电解电容LED驱动电源

高亮度发光二极管(LED)是极具发展前景的新一代绿色照明光源,它具有效率高、寿命长和无污染等优点,但是作为储能电容的电解电容限制了LED驱动电源的使用寿命,阻碍了电源功率密度的进一步提高.结合Buck-Boost辅助电路,设计了一款新型的无电解电容的LED驱动器。利用新的拓扑电路结构去除电路中的电解电容,提高了LED驱动电源的使用寿命.最后利用数据仿真验证了理论分析的正确性.

分布式组合Buck LED驱动电路及其定纹波控制策略

为了解决传统滞环电流控制存在负载调整能力差、输出电流范围窄等问题,基于三路组合DC-DC Buck驱动电路,提出一种定纹波控制策略,并结合第三代半导体GaN开关器件,提高变换器功率密度和效率。分析了三路组合Buck驱动电路的工作特性及其定纹波控制策略,对驱动电路工作于连续导通模式(CCM)和断续导通模式(DCM)进行统一数学建模,推导小信号模型和相应控制方程,进行电路关键参数设计。最后,搭建一台1.8 kW分布式三路组合Buck实验样机与一台采用GaN开关器件的单路Buck驱动器。仿真和实验结果表明,输出功率600 W时,样机最高效率可达99.54%;电路能自适应调节开关管导通和关断时间,提高系统的动态性能;电路工作在CCM和DCM两种模式,实现了10%~100%宽范围调光和电感电流定纹波控制;通过直接控制电感电流平均值,提高恒流调光精度,恒流调光精度小于1%。

一种用于高效率Buck变换器的驱动电路设计

阐述一种用于高效率Buck变换器的驱动电路。针对传统结构产生的固定死区时间设置过大的情况,会引起体二极管续流产生功耗,而过小会引起功率管直通的问题,提出一种动态死区时间电路,该电路随着输入电压和负载电流的变化可动态调节死区时间的大小,保证DC-DC可靠性的同时降低功率损耗、提升效率。为了在宽输入电压范围下降低DC-DC功耗,分别在PWM上升沿和下降沿产生窄脉冲信号,经逻辑传输和电平移位后,通过后级RS触发器还原PWM信号控制功率管,从而降低功耗。在0.18μm BCD工艺下完成了设计和仿真。

基于可重构电路的锂电池组充放电均衡器设计

针对锂电池组在充放电后锂电池单元能量不一致问题,提出了基于可重构电路的锂电池组充放电均衡电路。在充电阶段,均衡器通过改进的可重构电路控制锂电池组的串并联形式以及锂电池单元的充电状态,实现锂电池组充电均衡;在放电过程中,通过同步Buck电路结合开关管给能量最低的锂电池单元补充能量,实现放电过程中的能量均衡;最后,在MTALAB/Simulink中,对4节锂电池单元组成的电池组进行仿真和均衡验证。结果表明,该均衡器在锂电池组充放电过程中能实现快速均衡,并有效降低电池的不一致程度。

基于TL494的同步整流Buck稳压电源设计

设计了一款基于TL494的同步整流Buck稳压电源。该设计通过控制单片机端PWM占空比,经LPF滤波器将PWM信号转变为直流电压信号,从而由TL494产生PWM信号控制同步整流管的占空比,实现电压0至30 V稳定连续可调输出。输出采样电路将电流值经放大后传送给单片机和TL494,当电流超过5 A后,MOS管关断,实现过流保护。经实验测量表明,在输入电压48 V、输出电压30 V、输出电流5 A的情况下,该设计负载调整率小于1%、输出纹波低于50 mV、效率高于96%,满足基本数控要求。

基于BOOST-BUCK电路的光伏脉冲充电系统

太阳能光伏发电作为一种具有广阔前景的绿色能源已成为工业界和国内外学术界研究的热点,针对离网型光伏发电系统,分析了BOOST电路和BUCK电路在最大功率点跟踪(MPPT)电路中的缺点,提出了一种基于BOOS T-BUCK电路的蓄电池脉冲充电电路,采用P IC16F877单片机进行智能控制,并绘制了单片机控制的A/D采样电路及外围电路。实验结果表明:一是实现了对蓄电池的脉冲充电;二是与BOOST、BUCK电路相比,大大提高了系统的工作效率。

基于模数混合的Buck电路分数阶混沌扩频实验设计

扩频调制技术是抑制电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)的重要解决方法,而扩频的方式方法有所不同。以Buck电路为例,首先,设计了双闭环控制的Buck电路,分析并优化了环路稳定性。接着,在MATLAB中设计了分数阶Chen混沌系统,该混沌系统的Lyapunov指数最大,混沌运动最剧烈;同时,其频谱分布最均匀,方差最小,能实现最佳的扩频效果。然后,在PSIM软件中搭建Buck电路并进行混沌扩频模数的混合仿真。最后,使用PSIM的一键生成代码功能,将生成的代码烧录进DSP(digital signal process)芯片控制的Buck硬件模块,实现分数阶混沌扩频以抑制EMI。实验结果显示:该方案能实现较好的扩频效果,易于在电路中实现,并且也适用于其他扩频方式。该科研成果已成功应用在“电力电子技术”实验中。

IBES算法在并联Boost电路MPPT系统中的应用

针对光伏阵列在复杂光照条件下的多峰值特点及常规的最大功率追踪算法无法兼顾追踪精度和速度、存在振荡的问题,提出了一种改进秃鹰搜索算法;该算法在选择搜索空间时使用混沌映射对选择位置控制变化的参数进行优化,增加种群位置的多样性,提升算法的全局搜索能力;并在搜索空间猎物时,引入Levy飞行机制,对秃鹰新位置进行优化,增强了算法跳出局部搜索的能力;同时提出一种新型并联Boost电路,提高追踪的稳定性,减小振荡。通过Simulink建模仿真分析可知,结合改进的算法与新型并联Boost电路,在三种阴影情况下,追踪的成功率分别为100%、98%、96%,均高于原始算法,能够更快、更稳定地实现最大功率跟踪。

学科融合式Buck电路教学改革课堂实践与探索

电力电子技术是融合性非常强的一门工程应用型学科,不仅需要数学理论分析,自控原理分析,还需要极强的硬件搭建、工程实践能力。本文提出了学科融合式教学改革方法,以电力电子技术中Buck电路为教学实例进行讲解,深入挖掘各类学科内容的潜在联系。同时,辅助虚拟仿真和图形分析。实际授课表明,学科融合式教学改革能最大程度挖掘学生潜力,提高学生兴趣,加深课程理解,同时迅速找到理论知识与工程实践的对接口,提高学习效率。

基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统设计

为解决地面移动机器人底盘突发高功率运行时电源供电功率不足的问题,设计了一种基于Buck电路的机器人底盘能量缓冲系统。对Buck电路进行了建模,应用串级PID控制器以实现功率和电压闭环,在MATLAB/Simulink环境下进行了系统仿真。仿真结果表明,该系统可以实现超级电容的恒功率充电和恒压控制,在底盘电源功率不足的情况下,超级电容能提供有效的功率补充。