High-power High-efficient and Simplified High-frequency Switching Power Supply for Electrolytic Plating

针对大功率电解电镀开关电源的输入整流级引起的无功和谐波等电能质量问题,研究了一种基于高效PWM整流的高频开关电源。该电源前级整流器仅用4个开关管来进行PWM整流,后级采用半桥逆变器进行高频变换,显著减少了开关数量。针对三相四开关PWM整流器,推导一种基于开关模型的无差拍控制方法,该方法可实现系统的快速、无差整流。针对多台开关电源的并联均流问题,提出一种基于虚拟阻抗的自均流控制方法,可实现多台电源的均流稳定运行。通过仿真与实验验证了所提结构和控制方法的正确性。

一种低延时低功耗PWM比较器电路设计

设计了一种基于HHGrace 0.35μm BCD工艺的低延时低功耗电压型静态脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)比较器,主要应用于高频低功耗的开关电源系统。设计中包含动态尾电流源和改进型正反馈放大器,以改进传统跨导放大器(Operational Transconductance Amplifier,OTA)型比较器高延迟和高功耗等问题。仿真结果表明:在1.2~5.0 V供电电压范围内稳定工作,最大上升沿延时35 ns,最大下降沿延时41 ns,支持6 MHz开关频率的系统,比较精度8 mV,失调电压439μV,静态功耗仅为2.5μA(1.2 V供电)和4.4μA(5.0 V供电)。

机载雷达开关电源新型防浪涌电路设计

针对机载雷达开关电源防浪涌电路在瞬态频繁开关机情况下失效率高的问题,研究了一种新型防浪涌电路。通过将栅源驱动电路和主功率充放电回路分离,分别对两个充放电时间常数独立设计,消除相关性,实现开关电源在瞬态频繁开关机状况下的有效防冲击保护。文中对常规和新型两种防浪涌电路进行了对比分析,仿真和试验结果证明了新型防浪涌电路的有效性。该电路同时具备输入防反接功能,已广泛应用于机载雷达开关电源设计。

拉考沙胺联合奥卡西平治疗局灶性癫痫的疗效及对脑电图频段功率、血清TLR-4、NF-κB水平影响

目的探讨拉考沙胺联合奥卡西平治疗局灶性癫痫的疗效及对患者脑电图频段功率、血清Toll样受体-4(TLR-4)、核转录因子-κB(NF-κB)水平影响。方法选取2022年1月至2023年2月本院收治的局灶性癫痫患者102例,根据随机数字表法分为基线组和试验组,每组51例。基线组采用奥卡西平治疗,试验组采用拉考沙胺联合奥卡西平治疗。两组均治疗6个月后评估疗效。比较两组患者治疗前、治疗6个月癫痫发作频率、脑电图频段功率,检测血清TLR-4、NF-κB水平。分析两组患者治疗6个月TLR-4、NF-κB水平与疗效的关系。统计两组患者治疗期间不良反应发生率。结果试验组治疗总有效率高于基线组(P<0.05)。治疗6个月,两组患者癫痫发作频率降低,且试验组低于基线组(P<0.05);两组α、β频段功率升高,δ、θ频段功率降低,且试验组变化幅度大于基线组(P<0.05)。治疗6个月,试验组、基线组TLR-4(r=-0.820、-0.666,P均<0.001)、NF-κB(r=-0.744、-0.643,P均<0.001)水平与疗效均呈负相关。治疗期间试验组不良反应发生率与基线组比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论拉考沙胺联合奥卡西平治疗局灶性癫痫疗效显著,可有效改善患者脑电图频段功率,减少发作频率,且安全性有保障。

电源网络低频段S参数拓展方法

电源网络S参数与芯片电源模型(Chip Power Module,CPM)级联可实现电源时域噪声仿真,完成电源完整性设计签核。当下部分仿真工具在AC阻抗优化过程中导出的S参数存在低频段无法覆盖的问题,影响时域纹波仿真精度,如果重新对S参数进行提取,又会增加仿真时间降低仿真效率。针对AC阻抗优化过程中导出的S参数无法覆盖低频段的问题,提出了一种电源网络S参数低频段拓展方法,结合电压调节模块(Voltage Regulator Module,VRM)的R-L模型,推导出低频段的S参数可以借用抽取的S参数中最低频点处的S参数实现低频段S参数的拓展。仿真和实验结果表明,通过对低频段S参数进行拓展,电源时域纹波噪声仿真的精度提升31%。同时,低频段的S参数直接借用已抽取的S参数中低频点的数值无须重复提取,在8 GB内存的配置下,仿真时间节约14%左右,提高了仿真效率。

基于改进鲸鱼算法优化模糊控制的开关电源

针对反激式开关电源的控制策略问题,传统的模糊PID控制下的电源输出稳定性低,同时出现负载突变时的控制效果较差。利用鲸鱼优化算法对模糊PID控制系统进行优化,并且使用Tent映射对鲸鱼算法中初始种群进行混沌化,通过混沌鲸鱼优化算法对模糊PID控制系统中的论域进行优化,使得该控制系统下的反激式开关电源输出稳定度和抗干扰能力得到提升。基于Matlab软件完成反激式开关电源建模进行仿真研究。仿真结果表明,CWOA-FPID下的反激式开关电源的稳定性优于鲸鱼算法和粒子群算法优化下的控制器,当负载从10Ω变到5Ω时,本文下的控制策略相比较其它两个算法在电压恢复时间和电压输出突变都有显著优势。验证了改进鲸鱼算法优化的模糊PID控制器能够更好的满足反激式开关电源的控制要求。

一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器

高频辅助变流器具有高功率密度、高变换效率的优势,是节省车底空间、优化乘车环境、降低能量消耗的重要手段。提出一种适用于动车组高频辅变的电容自均压直流变换器,其拓扑能够实现输入侧直流电压的降压和均分,降低开关管电压应力并减少后级隔离DC/DC变换器的数量;同时,电容自均压拓扑中的开关器件均能实现零电流开关,降低了变流器的开关损耗;此外,电容自均压变换器具有输入电压自平衡特性,无需采用额外的电压平衡控制策略以维持输入侧串联电容的电压均衡。相比于现有的高频辅助变流器方案,本文提出的拓扑能够有效减少开关器件和变压器数量,降低器件损耗和控制复杂性,为车载辅助变流器体积、质量和效率的进一步优化提供了空间。分析该拓扑的工作原理、控制方法以及自均压特性,并提出相应的电路参数优化设计方法。最后,搭建功率等级6 kW的实验样机,通过开展均压特性、动态切换性能以及软开关特性实验,验证了所提出拓扑的可行性。

煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制的研究

由于在实际应用中,煤矿工业热风炉智能供电系统存在着功率因数低、谐波扰动大等问题。为此,提出高频率启停煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制方法。利用整流器数学模型计算直流侧稳态电压,并建立功率因数调制信号质量函数,计算高频启停状态下的有功功率和无功功率。获取功率因数复合调制反馈量,对比该反馈量与供电系统稳定状态下的功率,将差值输入至PI调节器内,控制高频率启停设备电流,实现煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制。实验结果表明:计算煤矿工业热风炉智能供电系统稳态电压数值较为准确,有效实现高频率启停煤矿工业热风炉智能供电系统功率因数复合调制,应用效果较为显著,为电力系统工程中功率因数补偿和电压稳定等问题提供有力支撑。

开关型脉冲激光电源系统的设计与实现

本文探究了开关型脉冲激光电源系统的设计方案,并通过MTALAB仿真验证其功能的实现情况。根据脉冲氙灯的特性以及脉冲激光电源的工作原理,设计了基于串联谐振型半桥变换器的电能变换主电路,保证电源电压噪声小、稳定性好;同时,使用高频高压变压器降低电磁干扰、提高转换效率。在完成系统设计后,使用MATLAB仿真软件构建系统模型并验证其功能。结果表明,该系统的软启动功能、自保护功能以及缓上电功能可以正常实现,符合设计预期。

基于SPWM的通信电源蓄电池组并联供电控制设计

为提升整个电源系统的稳定性,提出基于正弦脉冲宽度调制(Sinusoidal Pulse Width Modulation,SPWM)的通信电源蓄电池组并联供电控制设计研究。该设计先采用单极性倍频SPWM调制技术,有效调节电源系统的等效开关频率,并结合含有正弦量的整流器模块,设计并联蓄电池开环中的传递函数,确定整流侧的电流参数输入值,实现并联供电控制。测试结果表明,应用所提方法,即使在电源系统负荷发生显著变化的情况下,电池组间的供电差值始终被控制在40.0 W以内,应用效果较好。

基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化

文章基于高频开关电源的通信设备整流模块设计与性能优化展开研究,旨在提出一种高效稳定的电源解决方案。设计直流/直流(Direct Current/Direct Current,DC/DC)变换电路,实现对直流电压的变换和稳定输出,并设计多种监控电路,包括配电监控电路、绝缘监控电路、主监控电路,以全面监测和管理整流模块的工作状态,保障系统的安全稳定运行。通过优化调整脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)频率和占空比,确定最佳参数配置,获得稳定且低纹波的输出电压。这些研究成果为通信设备提供一种可靠的电源解决方案,具有重要的实际应用价值。

基于PowerEsim的开关电源的高频变压器设计

高频开关电源中,变压器受更多寄生参数的影响,对开关电源的影响也越来越大。因此,高频开关电源设计时,高频变压器的设计是重中之重。本文对高频变压器的设计进行了分析,应用PowerEsim软件对变压器的参数进行了优化,提高了开关电源的效率。

SiC MOS在有源功率因数校正电路中的应用

为了提高开关电源的工作频率,降低开关损耗,减少电磁污染等,采用第三代半导体功率器件SiC MOS代替传统的Si MOS,同时采用有源功率因数校正技术来提高开关电源的利用率。该文分析了整个电路的工作原理,利用Matlab仿真软件对电路进行了仿真。仿真结果表明,在开关电源中使用SiC MOS可以提高开关频率,降低开关损耗,提高电源的利用率。功率因数可达0.998以上,负载上输出的直流电压稳定,纹波电压误差小。

采用移相控制的具有软开关能力的交错图腾杆无桥Boost PFC变换器

该文提出了一种具有软开关能力的图腾杆式无桥交错Boost功率因数校正器(power factor correction,PFC).与传统的交错图腾杆无桥升压PFC变换器相比,在2个PFC变换器单元之间增加了一个电感,利用增加电感的能量,使所有开关实现零电压开关.此外,通过在2个PFC变换器单元之间应用移相控制,使得变换器可以将所加电感上的电流大小控制为一个最优值.因此,该变换器可以实现零电压工作,同时最大限度地降低附加电感的导通损耗和铁心损耗.通过Matlab Simulink仿真的结果表明:该变换器可以达到较高的效率,验证了该变换器的可行性.

单频电源平抑风电输出功率优化控制方法

随着电力电子装置应用日益广泛,其产生的大量谐波会导致输出功率降低和电网污染,其中以单频电源最为严重。为解决这一问题,提出一种基于制氢系统的单频电源平抑风电输出功率方法。建立以电解槽开关操作和运行状态为变量的0-1整数规划模型,实现电解槽平抑电源功率波动的优化控制。根据电解槽系统的运行特点,适当调整优先级约束条件,采用隐枚举法进行求解,通过仿真分析验证所提方法的有效性。仿真实验结果表明:采用该方法调节后可有效改善输出电流,输出功率因数达到0.98以上,可得到稳定输出电压且能实现输出电压宽范围调节。

基于IGBT的频率叠加型高压脉冲电源的研究

针对高压脉冲电源的高压高频以及脉宽的特殊需求,采用频率叠加理论提出了一种基于绝缘栅双极晶体管IGBT(insulated gate bipolar transistor)的频率叠加型高压脉冲电源。该脉冲电源通过对传统高压脉冲电源的改进,解决受IGBT和二级管模块的开关频率限制而脉冲电源无法同时实现高压、高频问题。通过对理论的分析以及使用Matlab/Simulink软件进行仿真验证,仿真结果表明改进后的高压脉冲电源能实现IGBT开关频率为20 kHz而负载频率为40 kHz。最后,为进一步验证所提脉冲电源拓扑结构的可行性,搭建低压实验样机,并使用现场可编程逻辑门阵列FPGA(field programmable gate array)产生相对独立的控制信号。

分布电感对脉冲电源充电T型保护回路的影响

在使用基于高频开关变换充电技术的充电机对脉冲电源充电时,由于充电回路中分布电感的存在,在高频电流充电过程中,会在充电机T型保护回路两端产生高于充电电压的过电压,存在损坏T型保护回路半导体功率器件的风险;为解决此问题建立充电机及脉冲电源回路仿真模型,通过仿真分析得到充电回路分布感变化对T型保护回路影响的初步规律,然后通过实验进一步验证该规律。为了减少充电回路分布电感对T型保护回路影响,针对性地提出了减少充电回路的分布电感解决方案,主要方法是改变输出线缆类型、长度等措施,并通过仿真与实验来验证该方案的有效性,为脉冲电源工程化应用提供可靠的参考依据。

纺织设备控制装置弱电故障维修实践

探讨纺织设备控制装置弱电故障适宜的维修方式。根据纺织企业设备现状,将纺织设备控制装置分为调速类控制装置、可编程控制器、开关电源、集成电路板4种,概括了每种控制装置的故障特点,并通过№21C型络筒机、K44型细纱机等几个典型的维修实例进行了说明,对比了自主维修和托外维修的成本。认为:企业通过自主维修,可以获得明显的经济效益。

基于MATLAB单相不可控整流的PFC仿真与设计

常规AC-DC变换器、开关电源一般为全桥二极管整流,输出端直连大容量滤波器,难以实现高功率密度的直流转换。尽管不可控整流电路简单可靠,但是其产生的高峰值电流导致输入端电流波形失真,使得交流电网一侧的功率因子降低至0.5~0.65,且无功损耗过大,需要引入功率因数校正(Power Factor Correction)。介绍功率因数校正的由来和原理,以及平均电流控制型PFC Boost变换器结构,分析工作原理。对PFC Boost变换器进行了参数设计。基于MATLAB/Simulink对平均电流控制型PFCBoost变换器进行了仿真。仿真结果表明,PFCBoost变换器的仿真结果满足系统设计要求,输出电压和纹波在设定值范围,输入电压电流同相位实现了单位功率因数控制。

面向立井提升系统的压电俘能器性能研究

针对立井提升系统罐笼运行中存在不规则低频、宽频振动的特点,提出了一种变截面弯折梁压电振动俘能器,拓宽了俘能器的工作频带,提高俘能器对立井提升系统中不规则低频、宽频振动的能量采集效率。对该俘能器进行结构有限元分析,并搭建实验测试平台,基于仿真和实验,探究其与梯形梁、传统矩形梁发电性能差异,并用该俘能器进行无线节点供能测试。结果表明:变截面弯折梁的应力分布更加均匀,压电材料的整体输出响应更佳;并且共振频率低,开路输出电压高,具有多个明显波峰值,有效实现了采集频带的拓宽;当压电振子末端弯折角度为40°,附加质量为2.14 g时,在标准能量接口电路、最优负载电阻为80 kΩ下,俘能器的最大负载输出电压为34.4 V,输出最大功率可达14.7 mW。通过对无线节点的供电测试,验证了其能量转换效率和供能可行性,可为矿用无线网络节点供电。